EP1607220B1 - Printing machine with an online inspection system - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a printing press with an inline inspection system according to the preamble of claim 1.
- the application consists primarily in the assessment of a quality of a printed matter produced by a printing press, the printing press preferably being in the form of a rotary printing press, in particular as a printing press that prints in an offset printing process, in a steel-stamping process, in a screen-printing process or in a hot stamping process.
- a printing machine with an inline image inspection device for inspecting a printed product created in the printing machine wherein an image data from the printed product to a computing device supplying image capture device is provided, wherein the image capture device of a measuring module or more each a defined image area of the printed product scanning measuring modules and at least an associated, the image data in electrical form providing and preferably spatially separated from the measuring modules receiving device, wherein the measuring modules and the at least one receiving device by means of at least one Image guide are connected to each other, wherein the image detection device is associated with an existing precision halogen lamps lighting device, a blown air pipe with openings in the direction of the printed product in its Blas Kunststoffbeierschlagung the printed product keeps at a defined distance from the illumination device and at the same time cools the illumination device with the blown air.
- lamp regulation of the illumination device ensures that the illumination device emits radiation of the same intensity in the entire relevant spectral
- a lighting device for an optical inspection device for the examination of surfaces wherein a plurality of preferably equally long, electrically interconnected carrier boards with a plurality of rows of light-emitting diodes linearly in a common, according to the scanned with a constant light emission object surface elongated, rigid mounting profile are inserted between the carrier boards and the mounting profile via a mechanical connection, a heat coupling for cooling the LEDs and their control electronics takes place.
- a device for quality control of printed matter which likewise forms an in-line image inspection system arranged in a printing machine, wherein a lighting device designed as a fluorescent tube and an image pickup device designed as a line camera are used. Measures for a constant light emission are not described.
- DE 203 03 574 U1 is an in-line image inspection system for a printing machine, in particular a sheet-fed offset printing press, wherein an illumination device embodied as a fluorescent lamp is arranged below a kick close to a counterpressure cylinder leading to a printing material and an image pickup device designed as a line scan camera is arranged in a distance from the impression cylinder in an assignment to the last printing unit of the printing press ,
- an illumination device embodied as a fluorescent lamp
- an image pickup device designed as a line scan camera is arranged in a distance from the impression cylinder in an assignment to the last printing unit of the printing press
- EP 0 762 174 A2 is a device for linear lighting of sheet material, such.
- a cylindrical mirror is provided with two mirror segments, wherein the mirror segments form an elliptical, two focus lines having footprint, wherein the width of the mirror segments is greater than or equal to the width of the sheet material is selected, wherein in the first focus line the transported by a transport device perpendicular to this focus line sheet and in the second focus line a cold light source, for.
- a series of light-emitting diodes (LEDs) is arranged, wherein a detector, for.
- a CCD array or individually or in groups arranged photodiodes, which detects light remitted from the sheet material and converted into signals for processing in a processing plant.
- an optical system for producing an illuminated structure on a surface of a material moving relative to the structure wherein a lighting device with a plurality of light sources emits light for producing the structure, wherein a detection device with at least one detector of the light reflected from the surface of the material, wherein the light sources are arranged on a circuit board, wherein the circuit board is arranged on a support, wherein the carrier has at least one channel in its interior, wherein a liquid or gaseous cooling medium for cooling the light sources flows through the channel , Measures for achieving a constant light intensity of the light sources arranged on the carrier are not described.
- an in-line inspection system with an arranged at a distance from a substrate illumination device with at least one light source is known, wherein the at least one light source of the illumination device is cooled by a liquid or a gaseous cooling medium of a cooling device, wherein for controlling the light source of the illumination device and the cooling device a computer is provided.
- the invention has for its object to provide a printing machine with an inline inspection system with a lighting device, wherein the lighting device has a high constancy of their light emission.
- the achievable with the present invention consist in particular in that the printing machine has an inline inspection system with a lighting device, the light source of the lighting device emits its light despite self-heating or external heat influences according to cooling their light source with a high consistency.
- a constant light emission is required to be able to reliably assess the quality of a printed matter inspected in its printing process, because a change or fluctuation in the light emission can lead to a misinterpretation of the image data taken by the printed matter and thus to an improper intervention in the printing process .
- the proposed solution has the advantage that the thermal load of the light source is dissipated directly at the point of origin, which can achieve short control times to maintain a constant light emission. Also can be achieved with the proposed measures, a high luminous efficacy.
- the material on the surface of which an illuminated structure is to be produced need not be arranged in a focal point of the light emitted by the light sources in the direct or deflected optical path, in order to make the structure appear in sufficient illuminance .
- An independent of the focus arrangement of the structure relative to its optical system is advantageous because then can be dispensed with an exact dimensional accuracy with respect to the distance between the structure and the lighting device.
- the described optical system is therefore distance-tolerant to the illuminated material.
- the material in particular to a material moving transport device, a sufficient distance provided that the optical system and the material under the given operating conditions in a printing machine permanently and reliably outside leaves a touch contact and preferably arranges the optical system out of reach of the fluid material stirred up by the moving material.
- An illuminating strip illuminated by the illumination device with a width extending on the surface of the material orthogonal to its length, ie a two-dimensional, planar structure has the advantage over a light-focused entity focused on a focal point that the illuminated entity has a linear, ie only one-dimensional, illumination for a detection device arranged at an angle of reflection at least in part to the surface of the material which is reflective at least in part for detecting the light reflected from the surface of the material, even in the case of a relief-like light Design of the surface of the material reliably appears as a virtual line-shaped illumination device, because due to the width of the illumination strip ensures that a present on the surface of the material cross-sectional area of a detection angle of the detection device, in which the detection device is capable of detecting reflected light, at least a part of a detects over the width of the illumination strip extending cross-sectional area of the emitted light beam from the illumination device.
- the described optical system is also well suited for image acquisition of material having a diffusely reflecting surface. Even with a material with a relief-like surface hardly a shadow effect occurs.
- the lighting device of the inline inspection system is preferably in modules, i. H. in independent functional units, which has the advantage that a line length of the line-shaped illumination device without expensive customization by simply juxtaposing prefabricated, preferably functionally identical modules in the required number of the width of the material to be illuminated or at least to the length of the illumination strip is adaptable.
- the light sources can be activated only in those modules that are needed to illuminate the width of the material to be illuminated or at least the length of the illumination strip, which is advantageous for the construction and operation of the optical system for its economy.
- each module preferably a plurality of groups of light sources are arranged, wherein the light sources associated with the groups differ in their optical properties, for. B. in the color of the emitted from the light sources of each group of light, the individual groups of light sources depending on the application, z. B. according to the color of the light, are selected and controlled.
- the lighting device of the in-line inspection system has the advantage that it may have a large length of z. B. over a meter having lighting strip by a uniform, needs-based light distribution with a homogeneous, sufficiently large illuminance acted upon and is adaptable by its modular, less prone to failure structure in a simple manner to the respective requirements in a printing press. Since the material to be illuminated is not to be located at a focal point of the illumination device, the need for an exact alignment of the vertical distance of the light sources to the surface of the material as well as monitoring of this distance during the current use of the optical system, which eliminates the handling of the optical system Suburb in an industrial company considerably simplified.
- a slowly building-up error can be detected early in a running printing process and its cause can be remedied by the operator through a manually or automated countermeasure before the quality of the printed product assumes a poorly classifiable condition and the printing process becomes production erroneous, non-salable printed matter.
- the additional decision threshold provided in addition to a decision on a good or bad print quality allows a small, still within the tolerance range deviation of printed images generated in the current production is displayed before this deviation builds up to a critical error. This can be an appropriate early Countermeasure can be taken without this deviation leads to a production of print products with a poor quality.
- An assessment of the quality of the printed product in defined quality levels requires, in order to avoid misinterpretations, that the recorded image data are reliable and meaningful, which is only possible with a lighting device with a light source with a constant light emission in the printing process.
- the in-line inspection system described here for assessing a quality of a printed matter produced by a printing press has at least one image recording unit, in particular a camera, preferably a color line camera system.
- the color line camera system preferably uses a color line camera with up to 2048 pixels per image line.
- the in-line inspection system for assessing the quality of the printed matter produced by the press is designed for in-line inspection and in-line color control on medium-format presses.
- In-line inspection means that a substrate is inspected during its transport through the press.
- the in-line inspection system ensures that operator-defined quality is maintained throughout the production process.
- the in-line inspection system for assessing the quality of the printed matter produced by the printing press consists essentially of three components: at least one image acquisition unit, a camera and lighting electronics unit and a control cabinet with an image processing system.
- the image pickup unit is installed in the printing machine. It has z. B. a color line camera, a constant light illumination or alternatively a flash lighting, in particular a triggered line lighting, on, both the constant light and the flashlamp lighting each have a plurality of side by side, ie line-shaped, arranged light sources, wherein the illumination device in each case z. B. is cooled with water, and a rotary encoder, wherein the encoder z. B. has a resolution of 10,000 strokes.
- At least two different producing cylinders of this printing press are each associated with an image pickup unit, wherein at least one image pickup unit, in particular a camera, in front of a turning device for an in the printing machine to be printed sheet and a further image pickup unit, in particular a further camera, are arranged after this turning device behind the last printing unit of the printing press.
- the signals of the two image recording units are z. B. further processed and evaluated by the same image processing system in a duplex mode.
- the camera and lighting electronics unit includes all necessary functional units for power supply of the lighting unit and the signal processing of the camera.
- This unit is placed near the imaging unit at a suitable location. It ensures a homogeneous illumination of the sheet transported by the printing press. With the help of a light measuring function z. B. tested cyclically, if the bulbs properly, d. H. work in their designated workspace.
- the cabinet with the image processing system includes in particular z. B. a power supply of the image processing system and an image processing computer preferably including an interface for operation to a control center computer (TCP / IP) and the ability to connect a monitor, z. B. a color monitor, to monitor the printed products and error display during operation. In the case of an impression, a monitor switch is also provided.
- TCP / IP control center computer
- monitor switch is also provided.
- a user interface may initially be temporarily implemented on a second PC, before the operating software is integrated in a serial product in a control room assigned to the printing press.
- the camera and lighting unit is z. B. in a sheet-fed offset printing machine shown in FIG. 1, z.
- a sheet-fed offset printing machine shown in FIG. 1, z.
- An existing chain guide in the ascending branch of a chain run stabilizes a sheet transported in the printing press during a learning and inspection process.
- FIG. 1 shows a sheet-fed offset printing press for perfecting alone.
- the inspection of the printing material is carried out by the in-line inspection system for assessing the quality of a printed matter produced by the printing press z. B. on in the course of production last printing unit in the course of production, preferably successively more printing units having printing press or on the printing units downstream paint tower.
- an image recording z. B. with a 3-chip color CCD line scan camera with z. B. 2048 pixels performed. It is ensured that the entire arc during a maximum machine speed of z. B. 18,000 sheets / h can be inspected.
- the printing machine is designed as a web-fed printing press, a material web, for. B. a paper web, even at a maximum machine speed of z. For example, to reliably inspect 15 m / s.
- the resolution is z. B. about 0.25 mm 2 per pixel at a pixel edge length of z. B. about 0.5 mm.
- a preferably close to a printing cylinder 39, z. B. a counter-pressure cylinder 39, arranged illumination device 06 preferably generates a lighting strip 01 on a transported from the printing cylinder 39 bow.
- the illumination device 06 is preferably within a part of the printing unit of the printing press surrounding protection 38, z. B. arranged below a tread 38 in the gallery area of the printing press.
- Light remitted by the illumination strip 01 is emitted from a camera 08 arranged at a distance from the printing cylinder 39; 201 detected within a certain detection angle ⁇ .
- the camera 08; 201 detects light remitted by the illumination strip 01, preferably through a preferably narrow gap or slot in the pressure cylinder 38 covering the protection 38 or foot 38, wherein this gap or slot extending transversely to the transport direction of the printing material.
- the image processing system consists z. B. from a VMEbus rack with z. B. a total of six plug-in cards.
- a frame grabber for image acquisition and image data preprocessing and a graphics card for image display and error display are z.
- the system is z. B. by means of an Ethernet interface with a control computer, the operating PC, d. H. z. B. either an external PC or a console computer, networked. All the settings required for inspection and color control are made via the operating PC.
- the operating software is preferably executable under all current Microsoft operating systems.
- the control computer can be connected to external data networks, so that repeat jobs from a central database and possibly data from the prepress, e.g. from a CIP3 station.
- ARCNet By means of ARCNet.
- the VMEbus CPU is equipped with an ARCNet card.
- the so-called fault monitor is connected to the graphics card of the image processing system. This shows a live picture of the camera.
- the print error display is displayed in the camera image so that the operator is immediately able to locate the location of the fault and, if necessary, the cause of the error.
- the fault monitor shows both on the substrate short-term printing errors, eg. As color splashes, water marks or paper defects, as well as permanent pressure variations, z. As an over- or under-dyeing of individual printing inks or toning on.
- a process learning mode is integrated, which is able to automatically learn the current quality standard during the good production. Programming a model is not necessary.
- references are generated, in particular for the color model and the intensity model, which are used for comparison for the inspection and color determination.
- the learning mode comprises the following functions: learning references, expanding learned or stored references, inputting the number of desired learning sheets, defining the window of the inspection area, displaying the learned or stored reference image, entering the mask for a non-inspected image area, editing the reference image, Editing and copying masks.
- the in-line inspection system is able to keep on-going permissible changes in production, which are considered as errors by the in-line inspection system To learn about production.
- the inline inspection system adapts adaptively to the current quality standard and controls or regulates z.
- the human eye is able to detect relatively small color changes.
- human color perception is designed to detect areas. Small punctiform color changes are not detected.
- the color analysis model takes into account this physiological effect.
- the colors red, green and blue spanning the color space of the camera are transformed into a color space called the counter-color model.
- the counter-color model corresponds to an electronic adjustment of human color perception.
- the counter-ink model can also be implemented on the basis of the offset printing inks CMYK, this color model being oriented towards a subtractive color mixing (printing method) compared to the color model according to the invention.
- Intensity deviations d. H. Changes in color density are detected by a gray value analysis. This method has particular in areas of uncoloured colors, in an over- and under-coloring and small errors, eg. As small splashes of paint or paper defects, its strengths.
- Color control may be carried out by two different methods, depending on the specific circumstances of the case. If color measurement strips with sufficiently large color fields are present, the nominal densities for the individual colors are first input in accordance with the scheme for color density control with a color measurement strip in FIG. The position of the measuring control strip is determined by the operator Monitor marked. Thereafter, the fields of the strip are automatically analyzed with respect to scale colors and the respective actual density is determined. Special colors are to be marked by the operator in the measuring strip. Based on the deviations from a nominal density and the present actual density, the ink zones are placed on an inking unit of the printing press. The respective deviations are displayed graphically and numerically. The inline inspection system specifies default values for the ink zone position. These can either be taken over manually or used fully automatically in a closed loop. With the aid of the color measuring strips, the tonal value increase can also be determined with the aid of the grids.
- the density determination algorithms in colorimeters can be run through for each arc. A sliding averaging of the measured values over any number of sheets is also possible. Measurement inaccuracies caused by the influence of variations in pressure, by a noise of the camera, z. As a photon noise or quantization noise of the AD converter, or caused by an instability of the radiated light from the illumination device are reliably eliminated in this way, or at least minimized in their interference.
- a calibration of the density measuring system is carried out with measuring sheets, which are driven through the machine at regular intervals. Calibration automatically adjusts a color balance, contrast and brightness. Furthermore, the standard light can be set for the measurement, z. B. as usual D50 or D65. Re-calibration is usually not needed more often in practice than once a week.
- the measuring strip has a field width and a field height in each case z. B. from about 5 mm to 6 mm.
- the size of the measuring field required by a 2 ° standard observer must be safely accommodated in the measuring field.
- the measuring strip consists of several equal segments, whereby a regular structure within a segment takes place.
- Another method for color control provides, as it is a diagram in FIG. 7, a color determination and color control based on the printed image.
- the prerequisite for this is that the area coverage per printing ink with a resolution of 10 ⁇ dpi ⁇ 40 from a pre-stage, eg. CIP3, and "significant" print areas per color zone or ink zone area are present. Significant are print areas when one of the inks in this area is dominant.
- the determination of the significant pressure ranges is carried out automatically by evaluation of data from the preliminary stage.
- the color determination and the derivation of manipulated variables for the color control takes place on the basis of the printed image itself. To this end, a transformation of the camera image data in the CMYK space is performed.
- the analysis of the printed image is based on a color integration of the significant pressure areas within longitudinal strips, which preferably correspond in number to the number of zone screws. These stripes are again divided horizontally. Within these surfaces, the corresponding zone is set based on the color changes and the zone density. Appropriate averaging over several sheets compensates for permissible process fluctuations.
- a colorimetric error calculated from the measurement is converted for each color zone into a control command for activating the zone screw in question.
- a change in the ink supply within the press takes a certain amount of time before it becomes visible in the print image. This behavior is due to the nature of the ink transfer in the printing press.
- the controller is an integral controller with a proportional component, PI controller for short, intended.
- This regulator has the advantage that, in addition to a steady-state component (1 component), an error-proportional component provides additional / reduced ink supply for a certain time and thus speeds up the control process.
- the additional or reduced ink supply caused by the proportional component is simplified for a certain time, i. H. for a certain number of cylinder revolutions, allowed. After this time, all ink zones are moved to the stationary state.
- control loop is simplified in that a cyclic method with the steps of measuring, setting and maintenance is realized. After completion of the waiting period, d. H. after a certain number of cylinder revolutions, a new cycle is started with a new measurement.
- the relevant time constant is determined by the time between the position of the zones and a reaction on the paper. Since this time z. B. is proportional to several ten arc, an open principle of action is realized here.
- the control itself is executed as a position control, d. H. the opening of the individual zones is set and kept in this position for a certain time. In order to achieve the desired density as quickly as possible, it is permitted that, in the case of a paint feed, the zones may be over-regulated for a certain time.
- correction values i. H. Setpoints to enter for the zone screws. These changes are treated in the signal flow as a control deviation.
- the control algorithm integrates all parameters influencing the color scheme. These include in particular the color behavior, ie a coverage of the color, the Paper behavior and the ink transfer behavior of the ink fountain. Here the color and the paper are order-dependent parameters.
- the change in the ink supply in a color zone also has an effect on its neighboring zones due to the trituration of the color during the ink transfer within the printing unit.
- the neighboring color zones are to a certain extent proportional to the adjusted color zone. With correspondingly large adjustments, this adjustment can have an effect on further neighboring zones.
- Each adjustment of a color zone be it automatically or manually, "creates" new target values for the neighboring zones.
- each color zone is limited. If a zone is to be adjusted more than "fully open", additional color can only be achieved by changing the strip length on the inking unit's ductor. Changing the strip length on the ductor increases the ink supply in all ink zones. In this case, the ink supply for the relevant ink zone is either limited or the additional ink supply by changing the strip length must be compensated for at the other ink zones by closing all other ink zones. If the lower limit of zone adjustment is reached, namely when a color zone is closed, no further compensation is possible.
- ZSx denotes a zone screw in the inking unit at the position "x”.
- ZSx + 1" or “ZSx-1” refers to a zone screw adjacent to the zone screw "ZSx” and "ZSx + 2" or “ZSx-2" to another adjacent zone screw.
- the preferably digitally working image recording unit comprises z. B. a specially developed for sheetfed lighting unit and a color CCD line scan camera.
- the lens is specially adapted to the high-resolution camera, has a removable filter, z. B. a UV filter as a lens protection and can be adjusted user-friendly. When servicing, the camera and the lens can be easily replaced.
- the image acquisition unit is protected against mechanical and electromagnetic interference.
- z. B. specially developed for this application developed high frequency clocked lighting sources.
- the arrangement of the lamps within the lighting unit is z. B. specially adapted for application in sheetfed printing. The bulbs can be easily exchanged.
- the image capture module converts the incoming video image into a digital video stream.
- This video stream undergoes brightness correction (shading correction), perceptual color matching and color space transformation in the frame grabber.
- This digital video stream is stored in the memory area of the image acquisition module for later processing.
- the image acquisition and image evaluation is performed in machine real time.
- the inline inspection system is z. B. equipped with a positioning unit, which is able to make an image positioning. By blurring the transport movement of the sheet, it may be necessary to position the recorded print image for each shot in the in-line inspection system. During the learning process, a reference position for each arc is automatically determined in the inline inspection system.
- the in-line inspection system records with the CCD camera during production and forms a computer model with all variants of acceptable print quality. Based on a correct color setting, printed sheets or printed copies are recorded, analyzed and evaluated in the learning phase.
- the learning mode is able to generate references in machine real time. After learning, the in-line inspection system automatically switches to color measurement and inspection mode. With the help of the learned references, the current production is now being tested. However, it is possible at any time to expand a standard within the reference memory by teaching.
- the RGB signal of the video camera is converted into the color separations CMYK. Each color separation is divided into strips, corresponding to the color zones. Within each zone, the area fraction of the relevant color separation is determined. This value is averaged over the detected arc. The average value of each area component from the learning phase is taken as the setpoint for the control phase.
- each image is compared with the analysis models and references.
- the sensitivity of the in-line inspection system may be reduced by the operator using fewer inspection parameters, such as: As the gray scale and color tolerances and error sizes are adjusted to the individual needs.
- the inspection mode includes z. For example, the following functions: continuous inspection of the current production order, input of tolerances for the inspection, defining a grid for the horizontal and vertical division of the inspection image.
- the entry of inspection parameters that influence the in-line inspection system can optionally be secured by a "password".
- the "Password" can be changed or several user-specific "Passwords" can be assigned.
- During the inspection can z. For example, separate up to 96 single-use through the inspection system grid be statistically recorded. Error benefits are characterized by a grid frame adapted to the optical conditions.
- the error analysis processor analyzes the image comparison generated by the image processor. It generates a fault image, which is displayed in the live image of the fault monitor. This allows the operator to intervene in the machine process immediately after analyzing the image.
- a human-machine interface is implemented, all of whose connections are preferably via optocouplers.
- the interface is z.
- the in-line inspection system is preferably equipped with a hard disk storage that has enough capacity to store various jobs including all tolerances and statistics.
- This order memory is z. B. designed for about 2,000 jobs. With a hard disk extension, the number of jobs can be increased accordingly.
- the models are used to determine if a sheet being taught is largely flawed. If this is the case, the sheet is not learned, so not included in the current, a quality standard defining reference image. This adaptive process ensures that no unacceptable sheets are taught into a reference image.
- the image comparison is performed in machine real time z. B. up to a speed of 18,000 sheets per hour.
- error size can be at least one pixel.
- the machine interface sends an alarm when one or more consecutive sheets with printing errors have been identified. A distinction is made as to whether it is a color deviation that leads to a zone screw adjustment, or whether it is a geometric error, ie a short-term error.
- z For example, information about whether there is a good or bad bow, the in-line inspection system is active, or is in learning mode is available at PLC outputs.
- stop-to-error mode the image of the sheet including the error display is frozen as soon as the in-line inspection system detects an error on a sheet.
- the operator can look at the error display at rest and evaluate and possibly verifying with associated sheet.
- the frozen image must be released again by pressing a button.
- stop-and-continue mode the image is automatically frozen after an error detection and, after an adjustable duration of, for example, 10 sec. B. about 15 seconds automatically released again. The operator thus has the opportunity to view the image for a certain amount of time without being forced to manually unlock the in-line inspection system.
- each sheet is analyzed and a good, warning and bad bow statistics are kept. Furthermore, all relevant parameters of a production are recorded and transferred to the statistics module. Since statistics are kept on a PC, it is possible to process them with commercially available programs
- the inline inspection system is preferably multilingual, z. In English, French, Spanish, Italian and German. All languages can be integrated via UNICODE.
- the inline inspection system can measure any sheet size with an edge length of z. B. inspect up to 740 mm x 1050 mm.
- Tolerance values of the individual processing areas of a reference image can be displayed numerically and, if necessary, changed.
- the minimum number of pixels that will fail as an error for an out of tolerance error area can be entered.
- the following section deals with the operating concept of the inline inspection system.
- the in-line inspection system is designed to allow easy and fast operation, which brings great benefits to the printer with little training required. He must be informed early on an incipient deviation before waste is generated.
- the operation exists as a task on the machine control station, which fits into the superordinate operating concept of the machine. For viewing a current defect image, an additional monitor is available. In the case of a double-sided printing press, the image can be switched.
- the beyond the inspection operation beyond functions such. B. for setting up a job or a creation of masks, z. B. accessible via corresponding entry points in the existing operating software of the machine implemented in the machine control station.
- the image is preferably taken while the sheet to be inspected is located on a printing cylinder of the printing press.
- the image capture is very stable here.
- the image acquisition is mechanically calibrated during installation, so that known mechanical boundary conditions are to be converted directly into the pixel dimension of the image acquisition.
- a data flow to or from the machine control center provides that a job name, a load number or the pass are taken directly from the machine control center in order to be used for the job management of the inline inspection system. From the arc dimensions, the higher-level inspection window can be generated.
- the manually operated good sheet signal on the machine can be used to activate the inspection and also for the statistical evaluation. If necessary, a "good sheet counter generated by the inline inspection system" can be supplied to the machine control station statistics.
- a benefit allocation z This can be read in via a DDDES, CFF or CF2 file in order to be able to do the input work before the actual start of the machine run and to minimize the workload on the part of the printer.
- Manual entries which mean an expense for the printer, are limited to the entry of the positioning window.
- the inspection window can also be set automatically, whereby it is then not necessary to have to start the printing press to set up the job.
- the learning can then - with active good bow signal - be started automatically.
- Inspection and control room software share a control panel.
- the control console software is displayed;
- a soft key can also be used to activate the look-and-feel of the control console software; This then provides the full operability of the inline inspection system. In this mode, with respect to the operation of the printing press only the status information, the z. B. displayed in an upper status window shown.
- Settings that are to be made in the inspection user interface via the function key sequence implemented analogously to the control console software relate, for example, to Tolerances, learning / learning, creating masks, customizing the utility, adjusting the inspection framework, re-defining the positioning window, or loading or viewing images.
- the live monitor can display error displays in the color area CMYK or spot colors by corresponding color display.
- Additional controls in the control room software may provide for a correction of a net counter by the inspection result, an error signature statistics or a traffic light indication of the inspection in the machine status field.
- FIG. 9 An example of the TCP / IP stream when sending status data from the operating software QT to the control station software LS is shown in FIG. 9.
- FIG. 10 shows an example of the TCP / IP stream when setting the ink fountain keys From the in-line inspection system via the control console software LS, the ARCNet, the PLC to the ink fountain keys.
- 11 shows an example of the TCP / IP stream when sending job data from the control center software LS to the operating software QT.
- a material 03 shown in FIG. 12 is moved with a surface 02 in a direction of movement 04 indicated by an arrow.
- the movement is done by a, z. B. arranged in or on the printing press, not shown here transport device, wherein the movement of the material 03 during operation of the optical inline inspection system described in more detail below preferably takes place in only one direction of movement 04, preferably linear.
- the material 03 is preferably planar and flat, z. B. as a sheet 03 or as a material web 03, is formed.
- the material 03 is in particular as a z. B. made of paper existing substrate 03, z. B.
- the surface 02 of the material 03 may have a relief or other protruding from the surface 02 or in the surface 02 embossed as a depression structure, wherein a height or depth of the relief or the structure compared to a width B03 of the material 03 is very small. At least part of the surface 02 of the material 03 is z. B. by application of a reflective material, for. As a paint, or a film, formed by introducing a window filament or other preferably metallic application in the material 03, reflective.
- An illuminating device 06 shown only symbolically in FIG. 13 produces on the surface 02 of the material 03 an illuminated structure 01 in the form of an illumination strip 01 with a length L01 and a width B01 (FIG. 12), the width B01 being on the surface 02 of the material 03 extends orthogonal to the length L01.
- the width B01 of the illumination strip 01 is preferably directed along the direction of movement 04 of the material 03, whereas the length L01 of the illumination strip 01 is preferably parallel to the width B03 of the material 03, ie. H. transverse to the direction of movement 04 of the material 03, is directed and can extend over parts of the width B03 of the material 03 or over its entire width B03.
- the width B01 of the illumination strip 01 is preferably at least 3 mm, in particular 8 mm.
- the direction of movement 04 of the material 03 is thus preferably directed at least substantially parallel to the width B01 of the illumination strip 01, the direction of movement 04 of the material 03 being within the plane spanned by the length L01 and the width B01 of the illumination strip 01.
- the material 03 is preferably not arched at least in the region of the illumination strip 01.
- the illumination device 06 has a plurality of light sources 07 arranged next to one another in line form, so that the entire illumination device 06 is formed in a line-shaped manner.
- the line-shaped light sources 07 of the illumination device 06 are preferably parallel to the length L01 of the Illuminating strip 01 arranged.
- the light sources 07 each have a distance A07 from the surface 02 of the material 03, the distance A07 preferably being between 30 mm and 200 mm, in particular between 80 mm and 140 mm.
- the distance A07 of the light sources 07 is preferably perpendicular to the surface 02 of the material 03. All light sources 07 of the illumination device 06 are preferably formed similar, z.
- a central plane of the light emitted by the juxtaposed light sources 07 of the illumination device 06 and a central plane of the light reflected from the illumination strip 01 to the camera 08 include a preferably acute angle ⁇ with each other, the z. B. in the range between 15 ° and 60 °, in particular between 20 ° and 30 ° ( Figure 3).
- the illumination device 06 and groups of a plurality of line-shaped juxtaposed light sources 07 may be provided, with the individual groups of light sources 07 in their optical properties, eg. B. differ in the wavelength of the light emitted by them. So z.
- one group of light sources 07 emit white light
- another group of light sources 07 emit monochromatic light.
- a controller connected to the illumination device 06 control device 23 the groups of light sources 07 depending on the application, for. B. depending on the nature of the surface 02 of the material 03 for the color of the light, selected and individually controls.
- the control device 23 can control a group of light sources 07 independently of at least one other group of light sources 07 in their brightness and / or illumination duration.
- the illumination strip 01 is arranged outside a focal point of the light emitted by the light sources 07 in the direct or deflected beam path.
- the lighting device 06 is z. B. from several rows of modules lined up M61 to M65 (Fig. 23) each preferably with a plurality of line-shaped juxtaposed light sources 07, wherein a parting line 26 between two adjacent modules M61 to M65 is preferably arranged obliquely to the length L01 of the illumination strip 01.
- the individual modules M61 to M65 of the lighting device 06 may, for. B. be functionally identical. So z. B.
- one of the width B03 of the material to be illuminated 03 corresponding line length composed of several juxtaposed modules M61 to M65 lighting device 06 can be activated by switching from the line-shaped light sources 07 of the affected modules M61 to M65 or it can be one of the length L01 of Illuminating strip 01 corresponding line length of the composed of several juxtaposed modules M61 to M65 lighting device 06 are activated by switching from the line-shaped light sources 07 of the affected modules M61 to M65.
- Fig. 14 shows a single two-dimensional representation of a single light source 07 of the illumination device 06.
- the light source 07 emits their light in a solid angle ⁇ , wherein the solid angle ⁇ a cut out of a sphere surface AK, ie a spherical surface AK, up to the size of a hemisphere spans.
- Fig. 15 shows several, z.
- four of the light sources 07 shown in FIG. 14 are arranged side by side on a common circuit board 21 in line form.
- the current source 22 belonging to the respective light sources 07 is arranged on the same board 21.
- the current source 22 is preferably designed as a constant current source 22, in particular as a controllable constant current source 22.
- the optical inline inspection system comprises - as can be seen in FIG. 13 - also a detection device 08 with at least one detector 09 arranged at a distance A09 from the surface 02 of the material 03, the detector 09 being remitted from the surface 02 of the material 03 Light detected.
- the distance A09 is in the range between 10 mm and 1,500 mm, preferably between 50 mm and 400 mm.
- the detection device 08 is z. B. as a camera 08, preferably a line camera 08, in particular a color line camera 08, is formed.
- the detection device 08 can also have a plurality of detectors 09 arranged next to one another in a row, the detectors 09 arranged in a row being preferably arranged parallel to the length L01 of the illumination strip 01.
- the detector 09 of the detection device 08 may, for. B. may be formed as a CCD array 09 or as a group of photodiodes 09.
- the detector 09 of the detection device 08 converts the detected remitted light into an electrical signal and supplies the electrical signal for its evaluation to an image processing device 24 connected to the detection device 08.
- FIG. 16 shows that at least one first mirror 11 with at least one active surface 12 directed longitudinally to the length L01 and / or to the width B01 of the illumination strip 01 is assigned to the light sources 07 of the illumination device 06 in the optical inspection system, wherein the active surface 12 of the first mirror 11 limits the light emitted by the solid angle ⁇ from at least one of the light sources 07 of the illumination device 06 to a smaller first envelope surface AH1 than the spherical surface AK belonging to the solid angle ⁇ .
- the active surface 12 of the first mirror 11 may be flat or concave.
- the at least one active surface 12 of the first mirror 11 directed longitudinally to the length L01 of the illumination strip 01 can restrict the light emitted by the solid angle ⁇ from at least one of the light sources 07 of the illumination device 06 more to a smaller second envelope surface AH2 than the at least one longitudinally to the width B01 of the illumination strip 01 directed active surface 12 of this first mirror 11, as shown in FIG. 17 in comparison to the beam bundling according to FIG. 16.
- at least one light source 07 of the illumination device 06 has a first mirror 11 with at least two effective surfaces 12 symmetrical to a central beam 13 emitted by the light source 07.
- a second mirror 16 may be provided, wherein the at least one active surface 17 in which the beam path of the central beam 13 surrounding the central region 14 is disposed within the solid angle ⁇ of the light emitted from the light source 07, wherein the active surface 17 of the second mirror 16 of At least one of the light sources 07 of the illumination device 06 emitted light deflects against at least one longitudinally to the length L01 and / or to the width B01 of the illumination strip 01 directed effective surface 12 of the first mirror 11.
- the radiation emitted by the light source 07 can preferably be bundled more strongly along the length L01 of the illumination strip 01 than the radiation along its width B01.
- the active surface 17 of the second mirror 16 may be flat or concave.
- the radiation to be assigned to the central area 14 emitted by the respective light sources 07 is indicated in FIGS. 18 to 21 in each case with continuous arrow lines, whereas radiation emitted peripherally by the light sources 07 in its respective solid angle ⁇ is indicated by dashed arrow lines.
- the lens 18 may not be rotationally symmetrical to the radiation emitted by the light source 07 preferably along the length L01 of the illumination strip 01st to bundle more strongly than along its width B01.
- FIG. 22 shows that the light sources 07 of the illumination device 06 are preferably arranged such that the respective solid angles ⁇ or at least the envelope surfaces AH1; AH2 of the at least two adjacent light sources 07 of the illumination device 06 emitted light at least in a lighting strip 01 illuminating portion 19 overlap.
- This superimposition is provided in particular even if the participating adjacent light sources 07 are arranged in two adjacent modules M61 to M65.
- a first mirror 11 with at least one active surface 12, preferably with two mutually symmetrical active surfaces 12, at least along the width B01 of the illumination strip 01, can be provided on each individual light source 07 of the illumination device 06.
- the surface 02 of the material 03 can be a scattering body, i. H.
- a light-scattering body As a lenticular or prismatic film, wherein the scattering body preferably remits the light irradiated in the illumination strip 01 on the surface 02 of the material 03, only or at least predominantly along the length L01 of the illumination strip 01.
- a further scattering body can be arranged for further homogenization of the light emitted by the illumination device 06 on the light exit side of the illumination device 06 and thus be in the light path between the light sources 07 of the illumination device 06 and the surface 02 of the material 03 to be illuminated.
- Such a light body 07 upstream scattered body improves illumination of the surface 02 of the material 03 in the sense of a possible shadow-free illumination when the surface 02 of the material 03 has an at least slight relief.
- FIG. 23 shows a view of the optical inspection system in a plane perpendicular to the direction of movement 04 of the material 03.
- the illumination device 06 and illuminated on the surface 02 of the material 03 lighting strip 01 are arranged parallel to one another at a distance A07, but an extension of the illumination device 06, ie its length B06, may be greater than the length L01 of the illumination strip 01 or the width B03 of the material 03.
- the illumination device 06 is preferably a plurality of modules M61 to M65 divided, ie in this example in five line-shaped juxtaposed modules M61 to M65, wherein the arranged in each module M61 to M65 light sources 07 each emit light to the illumination strip 01.
- the light remitted by the illumination strip 01 is detected by the detector 09 of the detection device 08 arranged at a distance A09 from the surface 02 of the material 03 within a spatial detection angle ⁇ which opens longitudinally to the length L01 of the illumination strip 01, the detection angle ⁇ in this example being such is dimensioned so that it detects the remitted from the illumination strip 01 light over the entire length L01 of the illumination strip 01.
- the detection angle ⁇ forms a cross-sectional area on the surface 02 of the material 03, so that the detection angle ⁇ captures at least part of a cross-sectional area of the light-emitting beam emitted by the illumination device 06 extending across the width B01 of the illumination strip 01.
- the cross-sectional area detected by the detection angle ⁇ is preferably at least as large as the area spanned on the surface 02 of the material 03 by the length L01 and width B01 of the illumination strip 01.
- the quality of an image recorded with the detection device 08 by detecting the light reflected from the illumination strip 01 is decisively dependent on the light sources 07 of the illumination device 06 emitting light of constant light intensity. Because fluctuations in the light intensity of the light emitted by the light sources 07 result in the detection device 08 with respect to the signal supplied to the image processing device 24 to the same result as changes in the nature of the surface 02 of the illuminated material 03, so in the image processing device 24, the causes of a signal change can be distinguished. Under these circumstances, one can be found in the Image processing device 24 taken image analysis no reliable information about the nature of the surface 02 of the illuminated material 03 win.
- the light sources 07 used in the illumination device 06 are preferably designed as high-intensity light-emitting diodes 07 or laser diodes 07 whose light intensity is temperature-dependent.
- measures for stabilizing the temperature of the light sources 07 arranged on the carrier 21 are described in order to achieve a constant light intensity.
- the advantage of this solution is that the thermal load of the light sources 07 is dissipated directly at the point of origin, which can achieve short control times.
- the light sources 07 are preferably arranged on a circuit board 21 which can be equipped with further electronic components and provided with conductor tracks.
- the semiconductor of the light-emitting diodes 07 or laser diodes 07 is preferably in direct physical contact with the circuit board 21, the z. B. as MCPCB (metal core printed circuit board) or as a circuit board 21 is formed with a core of aluminum and on their light emitting diodes 07 or 07 laser diode mounting side 32 for the formation of the lowest possible heat transfer resistance only a very thin support on its thermally conductive surface having.
- Fig. 24 shows a circuit board 21 with a plurality of light sources 07 arranged in a row thereon, wherein the circuit board 21 is in turn arranged on a carrier 27 of a thermally conductive material, wherein the carrier 27 preferably in its interior preferably below the row-shaped arrangement of the light sources 07, ie in as good as possible heat coupling to the light sources 07, at least one channel 28, wherein a liquid or gaseous cooling medium, for. As water or air, the Channel 28 flows through.
- the front side of the carrier 27 are provided for supplying and discharging the cooling medium connected to a flow opening 29 and an opening connected to a return port 31, wherein the cooling medium, the carrier 27 z. B. flows through in a straight line (Fig. 4).
- Fig. 25 shows a carrier 27, which flows through the cooling medium in two opposite directions, whereby in the carrier 27 a balanced along the line-shaped arrangement of the light sources 07 temperature profile is achieved.
- the channel 28 may be deflected at one end of the carrier 27 by 180 °.
- a control device can keep the temperature of the cooling medium at the flow and the flow rate flowing through the channel 28 constant.
- the controller may also keep a difference between the temperature of the cooling medium at the flow and the temperature of the cooling medium at the return constant. It is less the absolute temperature of the cooling medium of importance, but rather that a maximum allowable for the light sources 07 temperature resulting from the heat transfer resistances of the materials involved, is not exceeded, which by the control device by monitoring the temperature of the cooling medium and a responsive control intervention is prevented. If an adjustable in its temperature or flow rate cooling medium for cooling the light sources 07 is not sufficient, the cooling of the light sources 07 by an external, not connected to the board 21 cooling device (not shown) can be supported.
- cooling medium already present in the printing machine as cooling medium, for. B. the cooling medium which flows through at least one arranged in a cooling roller stand cooling roller and / or at least one arranged in an inking Farbtemperierwalze and / or at least one arranged in a dampening dampening roller.
- a chill roll stand preferably having a plurality of chill rolls is one in commercial printing working web press in the web running direction behind a printing unit downstream dryer, in particular a hot air or infrared dryer, arranged, wherein the z. B. heated to 130 ° C web is preferably cooled by its contact with the lateral surface of the cooling rollers to room temperature.
- the material web wraps around each of the cooling rollers each with the largest possible wrap angle.
- One arranged in an inking Farbtemperierwalze serves, inter alia, the purpose of rheological properties of this inking unit continuous ink to influence their good printability, since rheological properties of the ink are temperature-dependent and thus by a z.
- B. designed as a color tempering temperature control device are controlled or regulated. Influence on the rheological properties of the ink in turn affects the quality of the printed product to be produced in the printing press.
- Both for a cooling roller and for a color tempering roller or dampening roller preferably comes a liquid cooling medium, for. As water or oil used, each optionally with additives such. B. alcohol admixtures.
- the cooling medium should have a good heat capacity. It is advantageous for cooling a cooling roller and / or a color tempering roller and / or a dampening roller and / or a printing cylinder, for. B. forme cylinder existing circuit of the cooling medium used for this purpose and at the same time to use for cooling the light sources 07 of the illumination device 06. It is also advantageous if the opening 29 formed on the illumination device 06 for supplying the cooling medium and the opening 31 formed on the illumination device 06 for discharging the cooling medium are each provided on the same front side of the illumination device 06, because thereby the time required for the transport of the coolant Cable laying, especially within the printing press, is simplified.
- the cooling medium flows through the illumination device 06 preferably completely, but at least within the modules M61 to M65 with at least one activated light source 07.
- a liquid cooling medium For the arranged in the lighting device 06 light sources 07 a temperature stability of z. B. ⁇ 1 ° C, especially when the cooling medium is monitored by a corresponding control device.
- FIG. 26 shows a supplement to the cooling with a flowing cooling medium or an alternative to the use of a flowing cooling medium.
- the printed circuit board 21 equipped with the light sources 07 is arranged on a support 27 made of a thermally conductive material, the support 27 in turn on at least one Peltier element 33, but preferably a plurality of Peltier elements 33, is arranged, wherein the Peltier elements 33 are preferably each connected to a thermally separated from the carrier 27 heat sink 34.
- a necessary temperature measurement for controlling the at least one Peltier element 33 by an electronic control device, not shown, is preferably carried out directly on the carrier 27 by a temperature sensor 36 attached thereto. When the ambient temperature fluctuates, only the temperature of the heat sink 34 fluctuates, but not the temperature of the light sources 07 arranged on the circuit board 21.
- the electronic control device can be integrated in the control device 23 connected to the lighting device 06.
- the optical inspection system is designed such that of the moving material 03 a useful image recording is possible. It should be noted that in a detection device 08 designed as a line camera 08, the detected amount of light reflected from the surface 02 of the moving material 03 changes depending on the speed of the moving material 03. This also changes the brightness of the image recording. at larger speed changes, as they usually occur in the mentioned machines, the image acquisition can be unusable.
- a switch-on duration t3 of a single light source 07 or a group of light sources 07 of the illumination device 06 be controlled by a current source 22 controlled by the control device 23.
- a constant current source 22 are controlled with a trigger, d. H. an exposure period t1 of the line camera 08 to synchronize, so that the surface 02 of the moving material 03 is always illuminated regardless of the speed of the moving material 03 with the same amount of light. This results in a constant brightness for the image taken by the line scan camera 08 over a wide range of the speed of the moving material 03.
- a plurality of groups of light sources 07 is provided in the illumination device 06, to each of which at least one current source 22, in particular a constant current source 22, is assigned.
- the switch-on times t3 of the light sources 07 are controlled by the control device 23 connected to the illumination device 06. B. groupwise or individually individually controlled by the respective current sources 22, so that can be set over the length of the preferably row-shaped light sources 07 of the illumination device 06, a light quantity profile.
- the setting of a light quantity profile, preferably along the length L01 of the illumination strip 01, has the advantage that transmission losses can be compensated by an optics, not shown, of the line scan camera 08.
- a z. B. connected to the controller 23 light sensor, the emitted light amount of the light sources 07 of Lighting device 06 measures in order to use the measurement signal of the light sensor, the duty cycle t3 of the controlled by the current sources 22 to the controller 23 light sources 07 z. B. adapt to a Degradations tables the light sources 07 and with the control of the light sources 07 z. B. compensate for their aging decaying radiation in their amount of light.
- the control device 23 can also automatically adjust the switch-on duration t3 of the light sources 07 to different optical properties of the material 03 to be illuminated.
- Fig. 27 shows the timing of the line scan camera 08 and that of the light sources 07.
- the line scan camera 08 is turned on at a certain time in accordance with the upper, first time history, so that the exposure time t1 of the line scan camera 08 starts at this time. After expiration of the exposure time t1 immediately follows a dependent on the speed of the moving material 03 timeout t2 between two consecutive adjacent image lines of the line camera 08.
- At least one triggered in response to the control of the line scan 08 light source 07 is in accordance with the mean, second time course in 27 controlled by the control device 23 controlled by the current source 22 simultaneously with the exposure time t1 of the line scan camera 08, wherein after a delay time t4 for the switching on of the light source 07, d. H.
- this light source 07 then remains turned on for the duty cycle t3, wherein a sum consisting of the delay time t4 and the duty cycle t3 is preferably smaller than the exposure time t1 of the line scan camera 08.
- the time response for the line scan camera 08 and the light sources 07 repeats periodically in the previously described fixed correlation. Only as a comparison with the light source 07 triggered in its on-time t3 is the time behavior of the on-duration t5 for a constant light source shown in the lower, third time profile of FIG.
- the inspection system suitable for the print image control according to its schematic representation in FIG a plurality of color line cameras 201 coupled to one another or a color area camera 201 which receives a printed image 203 illuminated by a lighting device 202, wherein the print image 203 is printed on a z. B. made of paper existing substrate has been produced.
- Amplitude values Axy2 of the individual color channels determined by the color line camera 201 or the color area camera 201 from the image of the print image are calculated in an image processing system 204.
- the output of the result is z.
- Inputs, e.g. B. the image processing system 204 for its calculations necessarily notified parameters are entered via a connected to the image processing system 204 keyboard 207.
- the amplitude values Axy2 of the color line camera 201 or the color area camera 201 are calculated by the image processing system 204 into a reference image.
- 29 shows a two-dimensional representation of a resulting, for example, square pixel field from the image of the print image, wherein the pixel field in its base z. B. consists of 8x8 pixels and the amplitude values Axy2 of the pixel field are plotted on the vertical axis.
- FIG. 30 shows a reference image, preferably generated from a plurality of images, with the respective maximum values Aimax2 and minimum values Aimin2 for each pixel i2. Subsequently, the amplitude values Aip2 of the currently recorded print image are compared with this reference image consisting of the profile of the respective maximum values Aimax2 and minimum values Aimin2, and the deviations are determined, as shown in FIG.
- the contrast AK2 becomes the reference image for each deviation rated.
- the evaluation is made via two decision thresholds W2 and F2 to be set separately, one decision threshold forming a warning threshold W2 and the other decision threshold forming an error threshold F2 (FIG. 32).
- a warning is output for this image area.
- the contrast AK2 to the reference image is above the error threshold F2 for a pixel i2, this image region is evaluated as an error.
- the distinction between an error and a warning thus takes place via the contrast AK2 of the deviation in relation to the learned reference.
- a further evaluation can be made about the number of warnings or errors of pixels i2 in a local neighborhood. Dodge z. If, for example, only a single pixel i2 deviates from the learned reference image, this is a warning or a small-size error and may be negligible. For this reason, a consideration of the size of the warning or the error is followed, which is checked in this consideration, whether in a z. B. 8x8 large pixel field in local vicinity several pixels i2 emerge from the reference and give a larger area deviation.
- the contrast AK2 per se but also the area in which the contrast AK2 is a deviation from the learned reference image can be determined and this area can be adjusted with respect to its decision thresholds W2 and F2.
- Settable decision thresholds W2 and F2 can be used to specify the number of deviations in the evaluation range from which either a warning or an error is displayed.
- the area above the error threshold F2 is also determined in this analysis. If this is an adjustable value, a so-called error weight FG2, in a local area of z. B. 8x8 pixels exceeded, regardless of the area of the deviation in the contrast AK2 an error is reported.
- the display of the deviations takes place on the monitor 206 z. B. separated according to the type of deviation, preferably in different colors, the display is preferably superimposed on the monitor 206 position accurate on the current print image. The operator is thereby enabled to immediately recognize, in a current production of the printing press, in which printing unit the cause for a deviation in the quality of the printed product occurs. The cause can then be assessed and corrected.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine mit einem Inline-Inspektionssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a printing press with an inline inspection system according to the preamble of
Die Anwendung besteht vorrangig in der Beurteilung einer Qualität einer von einer Druckmaschine produzierten Drucksache, wobei die Druckmaschine vorzugsweise als eine Rotationsdruckmaschine, insbesondere als eine in einem Offsetdruckverfahren, in einem Stahlstichverfahren, in einem Siebdruckverfahren oder in einem Heißprägeverfahren druckende Druckmaschine ausgebildet ist.The application consists primarily in the assessment of a quality of a printed matter produced by a printing press, the printing press preferably being in the form of a rotary printing press, in particular as a printing press that prints in an offset printing process, in a steel-stamping process, in a screen-printing process or in a hot stamping process.
Durch die
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmaschine mit einem Inline-Inspektionssystem mit einer Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, wobei die Beleuchtungseinrichtung eine hohe Konstanz ihrer Lichtabstrahlung aufweist.The invention has for its object to provide a printing machine with an inline inspection system with a lighting device, wherein the lighting device has a high constancy of their light emission.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the features of
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Druckmaschine ein Inline-Inspektionssystem mit einer Beleuchtungseinrichtung aufweist, wobei die Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung ihr Licht trotz Eigenerwärmung oder externer Wärmeeinflüsse zufolge einer Kühlung ihrer Lichtquelle mit einer hohen Konstanz abstrahlt. Eine konstante Lichtabstrahlung ist erforderlich, um eine in ihrem Druckprozess inspizierte Drucksache hinsichtlich ihrer Qualität verlässlich beurteilen zu können, denn eine Veränderung oder Schwankung in der Lichtabstrahlung kann zu einer Fehlinterpretation der von der Drucksache aufgenommenen Bilddaten und damit zu einem nicht sachgerechten Eingriff in den Druckprozess führen. Die vorgeschlagene Lösung hat den Vorteil, dass die thermische Last der Lichtquelle direkt am Entstehungsort abgeführt wird, wodurch sich kurze Regelzeiten zur Einhaltung einer konstanten Lichtabstrahlung erreichen lassen. Auch lässt sich mit den vorgeschlagenen Maßnahmen eine hohe Lichtausbeute erreichen.The achievable with the present invention consist in particular in that the printing machine has an inline inspection system with a lighting device, the light source of the lighting device emits its light despite self-heating or external heat influences according to cooling their light source with a high consistency. A constant light emission is required to be able to reliably assess the quality of a printed matter inspected in its printing process, because a change or fluctuation in the light emission can lead to a misinterpretation of the image data taken by the printed matter and thus to an improper intervention in the printing process , The proposed solution has the advantage that the thermal load of the light source is dissipated directly at the point of origin, which can achieve short control times to maintain a constant light emission. Also can be achieved with the proposed measures, a high luminous efficacy.
Überdies bestehen Vorteile darin, dass das Material, auf dessen Oberfläche ein beleuchtetes Gebilde zu erzeugen ist, nicht in einem im direkten oder im umgelenkten Strahlengang liegenden Brennpunkt des von den Lichtquellen emittierten Lichtes angeordnet sein muss, um das Gebilde in einer ausreichenden Beleuchtungsstärke erscheinen zu lassen. Eine vom Brennpunkt unabhängige Anordnung des Gebildes relativ zu seinem optischen System ist vorteilhaft, weil dann auf eine exakte Maßhaltigkeit bezüglich des Abstandes zwischen dem Gebilde und der Beleuchtungseinrichtung verzichtet werden kann. Das beschriebene optische System ist demnach zum beleuchteten Material abstandstolerant. Außerdem ist zwischen Bauelementen des optischen Systems, die durch eine Verschmutzung, z. B. durch Staub und Abrieb, in ihrer Funktion beeinträchtigt werden können, und dem Material, insbesondere auch zu einer das Material bewegenden Transporteinrichtung, ein ausreichender Abstand vorgesehen, der das optische System und das Material unter den gegebenen Betriebsbedingungen in einer Druckmaschine dauerhaft und zuverlässig außerhalb eines Berührungskontaktes belässt und das optische System vorzugsweise außerhalb der Reichweite der vom bewegten Material aufgewirbelten Schmutzpartikel anordnet.Moreover, there are advantages in that the material on the surface of which an illuminated structure is to be produced need not be arranged in a focal point of the light emitted by the light sources in the direct or deflected optical path, in order to make the structure appear in sufficient illuminance , An independent of the focus arrangement of the structure relative to its optical system is advantageous because then can be dispensed with an exact dimensional accuracy with respect to the distance between the structure and the lighting device. The described optical system is therefore distance-tolerant to the illuminated material. In addition, between components of the optical system caused by contamination, for. B. by dust and abrasion, may be impaired in their function, and the material, in particular to a material moving transport device, a sufficient distance provided that the optical system and the material under the given operating conditions in a printing machine permanently and reliably outside leaves a touch contact and preferably arranges the optical system out of reach of the fluid material stirred up by the moving material.
Ein von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteter Beleuchtungsstreifen mit einer sich auf der Oberfläche des Materials orthogonal zu seiner Länge erstreckenden Breite, d. h. ein zweidimensionales, flächiges Gebilde, hat gegenüber einem auf einen Brennpunkt fokussierten linienförmigen, d. h. nur eindimensionalen, beleuchteten Gebilde den Vorteil, dass das beleuchtete Gebilde für eine zur Oberfläche des zumindest in Teilen reflektivem Materials unter einem Reflexionswinkel angeordnete Erfassungseinrichtung zur Erfassung des von der Oberfläche des Materials remittierten Lichtes auch bei einer reliefartigen Ausgestaltung der Oberfläche des Materials zuverlässig als eine virtuelle zeilenförmige Beleuchtungseinrichtung erscheint, weil aufgrund der Breite des Beleuchtungsstreifens sichergestellt ist, dass eine an der Oberfläche des Materials vorhandene Querschnittsfläche eines Erfassungswinkels der Erfassungseinrichtung, in welchem die Erfassungseinrichtung remittiertes Licht zu erfassen vermag, zumindest einen Teil einer sich über die Breite des Beleuchtungsstreifens erstreckenden Querschnittsfläche des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichtstrahlenbündels erfasst. Bei einer Vorrichtung, die Material nur linienförmig beleuchtet, besteht die Gefahr, dass das fokussierte Strahlenbündel von einer reliefartigen Oberfläche des Materials außerhalb des Erfassungswinkels der Erfassungseinrichtung reflektiert wird und folglich nicht erfasst werden kann. Im Gegensatz dazu ist das beschriebene optische System auch für eine Bildaufnahme von Material mit einer diffus reflektierenden Oberfläche gut geeignet. Selbst bei einem Material mit einer reliefartigen Oberfläche tritt kaum eine Schattenwirkung auf.An illuminating strip illuminated by the illumination device with a width extending on the surface of the material orthogonal to its length, ie a two-dimensional, planar structure, has the advantage over a light-focused entity focused on a focal point that the illuminated entity has a linear, ie only one-dimensional, illumination for a detection device arranged at an angle of reflection at least in part to the surface of the material which is reflective at least in part for detecting the light reflected from the surface of the material, even in the case of a relief-like light Design of the surface of the material reliably appears as a virtual line-shaped illumination device, because due to the width of the illumination strip ensures that a present on the surface of the material cross-sectional area of a detection angle of the detection device, in which the detection device is capable of detecting reflected light, at least a part of a detects over the width of the illumination strip extending cross-sectional area of the emitted light beam from the illumination device. In a device that illuminates material only linearly, there is a risk that the focused beam is reflected by a relief-like surface of the material outside the detection angle of the detection device and therefore can not be detected. In contrast, the described optical system is also well suited for image acquisition of material having a diffusely reflecting surface. Even with a material with a relief-like surface hardly a shadow effect occurs.
Die Beleuchtungseinrichtung des Inline-Inspektionssystems ist vorzugsweise in Modulen, d. h. in eigenständigen Funktionseinheiten, aufgebaut, was den Vorteil hat, dass eine Zeilenlänge der zeilenförmigen Beleuchtungseinrichtung ohne teure Sonderanfertigung durch einfaches Aneinanderreihen von vorgefertigten, vorzugsweise funktionsgleichen Modulen in der benötigten Anzahl an die Breite des zu beleuchtenden Materials oder zumindest an die Länge des Beleuchtungsstreifens adaptierbar ist. Gleichfalls können auch wahlweise zielgerichtet die Lichtquellen nur in denjenigen Modulen aktiviert werden, die zur Beleuchtung der Breite des zu beleuchtenden Materials oder zumindest der Länge des Beleuchtungsstreifens benötigt werden, was beim Aufbau und beim Betrieb des optischen System für dessen Wirtschaftlichkeit von Vorteil ist.The lighting device of the inline inspection system is preferably in modules, i. H. in independent functional units, which has the advantage that a line length of the line-shaped illumination device without expensive customization by simply juxtaposing prefabricated, preferably functionally identical modules in the required number of the width of the material to be illuminated or at least to the length of the illumination strip is adaptable. Likewise, optionally, the light sources can be activated only in those modules that are needed to illuminate the width of the material to be illuminated or at least the length of the illumination strip, which is advantageous for the construction and operation of the optical system for its economy.
Die Verwendung von mehreren Lichtquellen je Modul hat den Vorteil, dass sich in der Praxis unvermeidbare Unterschiede in dem von den Lichtquellen abgestrahlten Licht, z. B. in dessen Wellenlänge, durch Mischung der Strahlenbündel von benachbarten Lichtquellen vergleichmässigen und das von der Beleuchtungseinrichtung insgesamt abgestrahlte Licht in seinen optischen Eigenschaften homogenisieren. Wenn in jedem Modul vorzugsweise mehrere Gruppen von Lichtquellen angeordnet sind, wobei sich die den Gruppen zugeordneten Lichtquellen in ihren optischen Eigenschaften unterscheiden, z. B. in der Farbe des von den Lichtquellen einer jeden Gruppe ausgestrahlten Lichtes, können die einzelnen Gruppen von Lichtquellen applikationsabhängig, z. B. nach der Farbe des Lichtes, ausgewählt und angesteuert werden.The use of multiple light sources per module has the advantage that, in practice, unavoidable differences in the light emitted by the light sources, e.g. B. in its wavelength, by mixing the beams of adjacent light sources uniform and that of the lighting device as a whole homogenize radiated light in its optical properties. If in each module preferably a plurality of groups of light sources are arranged, wherein the light sources associated with the groups differ in their optical properties, for. B. in the color of the emitted from the light sources of each group of light, the individual groups of light sources depending on the application, z. B. according to the color of the light, are selected and controlled.
Die Beleuchtungseinrichtung des Inline-Inspektionssystems hat den Vorteil, dass sie einen unter Umständen eine große Länge von z. B. über einen Meter aufweisenden Beleuchtungsstreifen durch eine gleichmäßige, bedarfsgerechte Lichtverteilung mit einer homogenen, ausreichend großen Beleuchtungsstärke beaufschlagt und durch seinen modularen, wenig störanfälligen Aufbau auf einfache Weise an die jeweiligen Erfordernisse in einer Druckmaschine anpassbar ist. Da das zu beleuchtende Material nicht in einem Brennpunkt der Beleuchtungseinrichtung anzuordnen ist, entfällt auch die Notwendigkeit für eine exakte Ausrichtung des senkrechten Abstandes der Lichtquellen zur Oberfläche des Materials sowie eine Überwachung dieses Abstandes während des laufenden Einsatzes des optischen Systems, was die Handhabung des optischen Systems Vorort in einem Industriebetrieb erheblich vereinfacht.The lighting device of the in-line inspection system has the advantage that it may have a large length of z. B. over a meter having lighting strip by a uniform, needs-based light distribution with a homogeneous, sufficiently large illuminance acted upon and is adaptable by its modular, less prone to failure structure in a simple manner to the respective requirements in a printing press. Since the material to be illuminated is not to be located at a focal point of the illumination device, the need for an exact alignment of the vertical distance of the light sources to the surface of the material as well as monitoring of this distance during the current use of the optical system, which eliminates the handling of the optical system Suburb in an industrial company considerably simplified.
Ebenso ist es ein Vorteil, dass ein langsam aufbauender Fehler in einem laufenden Druckprozess frühzeitig erkannt und dessen Ursache vom Bedienpersonal durch eine manuell durchzuführende oder automatisierte Gegenmaßnahme behoben werden kann, bevor die Qualität des Druckerzeugnisses einen als schlecht klassifizierbaren Zustand annimmt und der Druckprozess zu einer Produktion fehlerbehafteter, nicht verkaufsfähiger Druckerzeugnisse führt. Die zusätzlich zu einer Entscheidung über eine gute oder schlechte Druckqualität vorgesehene weitere Entscheidungsschwelle ermöglicht, dass eine geringe, noch im Toleranzbereich liegende Abweichung von in der laufenden Produktion erzeugten Druckbildern angezeigt wird, bevor sich diese Abweichung zu einem kritischen Fehler aufbaut. Dadurch kann frühzeitig eine geeignete Gegenmaßnahme ergriffen werden, ohne das diese Abweichung zu einer Produktion von Druckerzeugnissen mit einer schlechten Qualität führt. Eine Beurteilung der Qualität des Druckerzeugnisses in definierten Qualitätsstufen setzt zur Vermeidung von Fehlinterpretationen voraus, dass die aufgenommenen Bilddaten verlässlich und aussagekräftig sind, was nur mit einer Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle mit einer im Druckprozess konstanten Lichtabstrahlung gegeben ist.Likewise, it is an advantage that a slowly building-up error can be detected early in a running printing process and its cause can be remedied by the operator through a manually or automated countermeasure before the quality of the printed product assumes a poorly classifiable condition and the printing process becomes production erroneous, non-salable printed matter. The additional decision threshold provided in addition to a decision on a good or bad print quality allows a small, still within the tolerance range deviation of printed images generated in the current production is displayed before this deviation builds up to a critical error. This can be an appropriate early Countermeasure can be taken without this deviation leads to a production of print products with a poor quality. An assessment of the quality of the printed product in defined quality levels requires, in order to avoid misinterpretations, that the recorded image data are reliable and meaningful, which is only possible with a lighting device with a light source with a constant light emission in the printing process.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below.
Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Schema einer Fünffarbendruckmaschine mit einem Lackturm und einer Auslageverlängerung;
- Fig. 2
- ein Blockschaltbild zur Systemstruktur eines Systems zur Beurteilung einer Qualität einer von der Druckmaschine produzierten Drucksache;
- Fig. 3
- eine Anordnung des Inline-Inspektionssystems in der Druckmaschine;
- Fig. 4
- eine perspektivische Darstellung des Inline-Inspektionssystems in der Druckmaschine;
- Fig. 5
- eine weitere perspektivische Darstellung des Inline-Inspektionssystems in der Druckmaschine;
- Fig. 6
- ein Schema zur Farbdichteregelung mit einem Farbmessstreifen;
- Fig. 7
- ein Schema einer Farbbestimmung und Farbregelung anhand des Druckbildes;
- Fig. 8
- ein Diagramm zum Verstellvorgang an einer Zonenschraube mit einer Verstellung von Nachbarzonen;
- Fig. 9
- ein TCP/IP-Stream beim Senden von Statusdaten von einer Bediensoftware zu einer Leitstandsoftware;
- Fig. 10
- ein TCP/IP-Stream beim Setzen von Farbzonenschrauben;
- Fig. 11
- ein TCP/IP-Stream beim Senden von Auftragsdaten von der Leitstandsoftware zur Bediensoftware;
- Fig. 12
- eine Oberfläche eines bewegten Materials mit einem Beleuchtungsstreifen in einer Draufsicht;
- Fig. 13
- eine schematische Darstellung des Inline-Inspektionssystems;
- Fig. 14
- eine einzelne Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung;
- Fig. 15
- eine zeilenförmige Anordnung von Lichtquellen auf einer gemeinsamen Platine;
- Fig. 16
- eine Strahlenbündelung mit einem ersten Spiegel;
- Fig. 17
- eine Strahlenbündelung mit einem ersten Spiegel längs zur Länge des Beleuchtungsstreifens;
- Fig. 18
- eine Umlenkung des Strahlenbündels aus einem zentralen Bereich der Lichtquelle mit einem zweiten Spiegel;
- Fig. 19
- eine Umlenkung des Strahlenbündels aus einem zentralen Bereich der Lichtquelle mit einem zweiten Spiegel, wobei die Strahlung längs zur Länge des Beleuchtungsstreifens stärker gebündelt ist als längs zu dessen Breite;
- Fig. 20
- eine Bündelung der Strahlung aus einem zentralen Bereich der Lichtquelle mit einer Konvexlinse;
- Fig. 21
- eine Bündelung der Strahlung aus einem zentralen Bereich der Lichtquelle mit einer Konvexlinse, wobei die Strahlung längs zur Länge des Beleuchtungsstreifens stärker gebündelt ist als längs zu dessen Breite;
- Fig. 22
- eine zumindest teilweise Überlagerung der Strahlung von zwei benachbarten Lichtquellen;
- Fig. 23
- eine Seitenansicht des Inline-Inspektionssystems;
- Fig. 24
- eine mit Lichtquellen bestückte Platine auf einem von einem Kühlmedium durchströmten Träger;
- Fig. 25
- einen in zwei entgegengesetzten Richtungen von einem Kühlmedium durchströmten Träger;
- Fig. 26
- einen Träger mit einer Kühlung mit zwei Peltierelementen;
- Fig. 27
- eine Darstellung des Zeitverhaltens der Zeilenkamera und desjenigen der Lichtquellen;
- Fig. 28
- eine weitere schematische Darstellung von Funktionseinheiten des Inline-Inspektionssystems;
- Fig. 29
- eine zweidimensionale Darstellung eines Pixelfeldes;
- Fig. 30
- ein Referenzbild mit Minimal- und Maximalwerte für jedes Pixel;
- Fig. 31
- ein Vergleich des aktuell aufgenommenen Druckbildes mit seinem Referenzbild;
- Fig. 32
- eine Darstellung der Bewertung der Abweichung zum Referenzbild über zwei Entscheidungsschwellen.
- Fig. 1
- a schematic of a five-color printing machine with a coating tower and a delivery extension;
- Fig. 2
- a block diagram of the system structure of a system for assessing a quality of a printed matter produced by the printing press;
- Fig. 3
- an arrangement of the inline inspection system in the printing press;
- Fig. 4
- a perspective view of the in-line inspection system in the printing press;
- Fig. 5
- another perspective view of the in-line inspection system in the printing press;
- Fig. 6
- a scheme for color density control with a colorimeter;
- Fig. 7
- a scheme of color determination and color control based on the printed image;
- Fig. 8
- a diagram for the adjustment of a zone screw with an adjustment of neighboring zones;
- Fig. 9
- a TCP / IP stream when sending status data from an operating software to a control room software;
- Fig. 10
- a TCP / IP stream when setting ink fountain keys;
- Fig. 11
- a TCP / IP stream when sending job data from the control room software to the operating software;
- Fig. 12
- a surface of a moving material with a lighting strip in a plan view;
- Fig. 13
- a schematic representation of the inline inspection system;
- Fig. 14
- a single light source of the illumination device;
- Fig. 15
- a row-shaped arrangement of light sources on a common board;
- Fig. 16
- a radiation beam with a first mirror;
- Fig. 17
- beamforming with a first mirror along the length of the illumination strip;
- Fig. 18
- a deflection of the radiation beam from a central region of the light source with a second mirror;
- Fig. 19
- a deflection of the radiation beam from a central region of the light source with a second mirror, wherein the radiation is bundled more along the length of the illumination strip than along its width;
- Fig. 20
- a bundling of the radiation from a central region of the light source with a convex lens;
- Fig. 21
- bundling the radiation from a central region of the light source with a convex lens, wherein the radiation is focused more along the length of the illumination strip than along its width;
- Fig. 22
- an at least partial superposition of the radiation from two adjacent light sources;
- Fig. 23
- a side view of the inline inspection system;
- Fig. 24
- a board equipped with light sources on a carrier through which a cooling medium flows;
- Fig. 25
- a carrier through which a cooling medium flows in two opposite directions;
- Fig. 26
- a carrier with a cooling with two Peltier elements;
- Fig. 27
- a representation of the timing of the line scan camera and that of the light sources;
- Fig. 28
- a further schematic representation of functional units of the inline inspection system;
- Fig. 29
- a two-dimensional representation of a pixel field;
- Fig. 30
- a reference image with minimum and maximum values for each pixel;
- Fig. 31
- a comparison of the currently recorded print image with its reference image;
- Fig. 32
- a representation of the deviation from the reference image over two decision thresholds.
Nach dem heutigen Stand der Erkenntnis sind im Offsetdruck im Bereich der Inline-Begutachtung zwei wesentliche Aspekte der Qualitätssicherung zu berücksichtigen. Zum einen muss eine Farbkonstanz im Sinne einer Dichte- und Farbortbestimmung während der Produktion gewährleistet sein, zum anderen müssen typische Fehler, wie z. B. Butzen oder Tonen, detektiert werden können.According to the current state of knowledge, two important aspects of quality assurance are to be considered in offset printing in the area of inline inspection. On the one hand, a color consistency in the sense of a determination of density and color must be guaranteed during production, on the other hand have typical errors, such. B. slugs or clays can be detected.
Aus den in der Praxis gesammelten Erfahrungen hängt eine "Gutproduktion" von einer großen Anzahl von Randbedingungen ab, die nicht allein von Qualitätsdefinitionen eines QS-Managements festgelegt werden können. Aufgrund der in der Praxis vorkommenden Schwankungsbreiten ist eine Farbbestimmung und Inspektion gefordert, die die typischen Schwankungen in der Qualität der produzierten Drucksachen auffängt. Zu nennen sind hier zulässige Farbschwankungen, Lageverschiebungen des Motivs oder Verschiebungen von Objekten innerhalb eines Motivs. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass i. a. bestimmte Bereiche der Vorlage inspektionswürdig sind, andere hingegen nicht.From the experience gained in practice, "good production" depends on a large number of constraints that can not be determined solely by quality definitions of QA management. Due to the fluctuation ranges occurring in practice, a color determination and inspection is required, which absorbs the typical fluctuations in the quality of the printed matter produced. These include permissible color fluctuations, positional shifts of the motif or shifts of objects within a motif. Furthermore, it has to be considered that i. a. certain areas of the template are inspectable while others are not.
Ein wichtiger Schritt bei der Berücksichtigung dieser typischen Schwankungen in der Qualität der produzierten Drucksachen ist die näherungsweise technische Umsetzung der menschlichen Farb- und Konturwahrnehmung in einem Kamera-basierten System. Durch geeignete Farbraumtransformationen mit nachgeschalteten Analysatoren zur Farbbestimmung und Steuerung ist es möglich, die Inspektion und die Farbregelung an einer Druckmaschine, z. B. einer Bogenoffsetdruckmaschine, praxisgerecht und wahrnehmungsorientiert durchzuführen.An important step in considering these typical variations in the quality of printed matter produced is the approximate technical implementation of human color and contour perception in a camera-based system. By suitable color space transformations with downstream analyzers for Color determination and control, it is possible, the inspection and color control on a printing press, z. As a sheetfed offset press, practice-oriented and perceptual perform.
Das hier beschriebene Inline-Inspektionssystem zur Beurteilung einer Qualität einer von einer Druckmaschine produzierten Drucksache weist mindestens eine Bildaufnahmeeinheit, insbesondere eine Kamera, vorzugsweise ein Farbzeilenkamerasystem, auf. Das Farbzeilenkamerasystem verwendet vorzugsweise eine Farbzeilenkamera mit bis zu 2048 Bildpunkten pro Bildzeile. Das Inline-Inspektionssystem zur Beurteilung der Qualität der von der Druckmaschine produzierten Drucksache ist für die Inline-Inspektion und eine Inline-Farbregelung bei Mittelformatmaschinen (Schöndruck) ausgelegt. Inline-Inspektion bedeutet, dass ein Bedruckstoff während seines Transports durch die Druckmaschine inspiziert wird. Das Inline-Inspektionssystem stellt sicher, dass eine vom Bediener definierte Qualität während des gesamten Produktionsprozesses gehalten wird.The in-line inspection system described here for assessing a quality of a printed matter produced by a printing press has at least one image recording unit, in particular a camera, preferably a color line camera system. The color line camera system preferably uses a color line camera with up to 2048 pixels per image line. The in-line inspection system for assessing the quality of the printed matter produced by the press is designed for in-line inspection and in-line color control on medium-format presses. In-line inspection means that a substrate is inspected during its transport through the press. The in-line inspection system ensures that operator-defined quality is maintained throughout the production process.
Das Inline-Inspektionssystem zur Beurteilung der Qualität der von der Druckmaschine produzierten Drucksache besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: mindestens einer Bildaufnahmeeinheit, einer Kamera- und Beleuchtungselektronikeinheit und einem Schaltschrank mit einem Bildverarbeitungssystem.The in-line inspection system for assessing the quality of the printed matter produced by the printing press consists essentially of three components: at least one image acquisition unit, a camera and lighting electronics unit and a control cabinet with an image processing system.
Die Bildaufnahmeeinheit wird in die Druckmaschine eingebaut. Sie weist z. B. eine Farbzeilenkamera, eine Konstantlichtbeleuchtung oder alternativ eine Blitzlichtbeleuchtung, insbesondere eine getriggerte Linienbeleuchtung, auf, wobei sowohl die Konstantlichtbeleuchtung als auch die Blitzlichtbeleuchtung jeweils mehrere nebeneinander, d. h. zeilenförmig, angeordnete Lichtquellen aufweisen, wobei die Beleuchtungseinrichtung jeweils z. B. mit Wasser gekühlt ist, und einen Drehgeber, wobei der Drehgeber z. B. eine Auflösung von 10.000 Strichen hat.The image pickup unit is installed in the printing machine. It has z. B. a color line camera, a constant light illumination or alternatively a flash lighting, in particular a triggered line lighting, on, both the constant light and the flashlamp lighting each have a plurality of side by side, ie line-shaped, arranged light sources, wherein the illumination device in each case z. B. is cooled with water, and a rotary encoder, wherein the encoder z. B. has a resolution of 10,000 strokes.
Wenn die Druckmaschine als eine Widerdruckmaschine ausgelegt ist und im Schöndruck und Widerdruck produziert, sind mindestens zwei verschiedenen produzierenden Zylindern dieser Druckmaschine jeweils eine Bildaufnahmeeinheit zugeordnet, wobei mindestens eine Bildaufnahmeeinheit, insbesondere eine Kamera, vor einer Wendeeinrichtung für einen in der Druckmaschine zu bedruckenden Bogen und eine weitere Bildaufnahmeeinheit, insbesondere eine weitere Kamera, nach dieser Wendeeinrichtung hinter dem letzten Druckwerk der Druckmaschine angeordnet sind. Die Signale der beiden Bildaufnahmeeinheiten werden z. B. von demselben Bildverarbeitungssystem in einem Duplexmodus weiterverarbeitet und ausgewertet.If the printing press is designed as an offset printing machine and produces perfecting and perfecting, at least two different producing cylinders of this printing press are each associated with an image pickup unit, wherein at least one image pickup unit, in particular a camera, in front of a turning device for an in the printing machine to be printed sheet and a further image pickup unit, in particular a further camera, are arranged after this turning device behind the last printing unit of the printing press. The signals of the two image recording units are z. B. further processed and evaluated by the same image processing system in a duplex mode.
Die Kamera- und Beleuchtungselektronikeinheit umfasst alle notwendigen Funktionseinheiten zur Leistungsversorgung der Beleuchtungseinheit und der Signalaufbereitung der Kamera. Diese Einheit wird in der Nähe der Bildaufnahmeeinheit an einem geeigneten Ort untergebracht. Sie stellt eine homogene Ausleuchtung des durch die Druckmaschine transportierten Bogens sicher. Mit Hilfe einer Lichtmessfunktion wird während des Maschinenlaufs z. B. zyklisch geprüft, ob die Leuchtmittel einwandfrei, d. h. in ihrem vorgesehenen Arbeitsbereich funktionieren.The camera and lighting electronics unit includes all necessary functional units for power supply of the lighting unit and the signal processing of the camera. This unit is placed near the imaging unit at a suitable location. It ensures a homogeneous illumination of the sheet transported by the printing press. With the help of a light measuring function z. B. tested cyclically, if the bulbs properly, d. H. work in their designated workspace.
Der Schaltschrank mit dem Bildverarbeitungssystem umfasst insbesondere z. B. eine Stromversorgung des Bildverarbeitungssystems sowie einen Bildverarbeitungsrechner vorzugsweise inklusive einer Schnittstelle für die Bedienung zu einem Leitstandrechner (TCP/IP) sowie der Anschlussmöglichkeit eines Monitors, z. B. eines Farbmonitors, zur Überwachung der Druckprodukte und Fehleranzeige im laufenden Betrieb. Bei Widerdruck ist zudem eine Monitorumschaltung vorgesehen.The cabinet with the image processing system includes in particular z. B. a power supply of the image processing system and an image processing computer preferably including an interface for operation to a control center computer (TCP / IP) and the ability to connect a monitor, z. B. a color monitor, to monitor the printed products and error display during operation. In the case of an impression, a monitor switch is also provided.
Für eine Bedienung des Systems zur Beurteilung der Qualität der von der Druckmaschine produzierten Drucksache kann eine Bedienoberfläche zunächst vorübergehend auf einem zweiten PC realisiert sein, bevor die Bediensoftware bei einem Serienprodukt in einem der Druckmaschine zugeordneten Leitstand integriert wird.For an operation of the system for assessing the quality of the printed matter produced by the printing press, a user interface may initially be temporarily implemented on a second PC, before the operating software is integrated in a serial product in a control room assigned to the printing press.
Die Kamera- und Beleuchtungseinheit ist z. B. in einer in der Fig. 1 dargestellten Bogenoffsetdruckmaschine, z. B. einer Fünffarbendruckmaschine mit einem den Druckwerken nachgeordneten Lackturm und einer Auslageverlängerung, eingebaut. Eine vorhandene Kettenführung im aufsteigenden Ast eines Kettenlaufs stabilisiert einen in der Druckmaschine transportierten Bogen während eines Lern- und Inspektionsprozesses. Zur Vereinfachung der Darstellung zeigt die Fig.1 eine Bogenoffsetdruckmaschine allein für den Schöndruck.The camera and lighting unit is z. B. in a sheet-fed offset printing machine shown in FIG. 1, z. As a five-color printing machine with the printing units downstream paint tower and a delivery extension installed. An existing chain guide in the ascending branch of a chain run stabilizes a sheet transported in the printing press during a learning and inspection process. To simplify the illustration, FIG. 1 shows a sheet-fed offset printing press for perfecting alone.
Die Inspektion des Bedruckstoffes, insbesondere eines Druckbogens, erfolgt durch das Inline-Inspektionssystem zur Beurteilung der Qualität einer von der Druckmaschine produzierten Drucksache z. B. am im Produktionsverlauf letzten Druckwerk der im Produktionsverlauf vorzugsweise nacheinander mehrere Druckwerke aufweisenden Druckmaschine oder an dem den Druckwerken nachgeordneten Lackturm.The inspection of the printing material, in particular a printed sheet, is carried out by the in-line inspection system for assessing the quality of a printed matter produced by the printing press z. B. on in the course of production last printing unit in the course of production, preferably successively more printing units having printing press or on the printing units downstream paint tower.
Gemäß dem in der Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild zur Systemstruktur eines Systems zur Beurteilung der Qualität einer von der Druckmaschine produzierten Drucksache wird eine Bildaufnahme z. B. mit einer 3-Chip-Farb-CCD-Zeilenkamera mit z. B. 2048 Bildpunkten durchgeführt. Es ist sichergestellt, dass der gesamte Bogen während einer maximalen Maschinengeschwindigkeit von z. B. 18.000 Bogen/h inspiziert werden kann. Falls die Druckmaschine als eine Rollendruckmaschine ausgebildet ist, ist eine Materialbahn, z. B. eine Papierbahn, auch bei einer maximalen Maschinengeschwindigkeit von z. B. 15 m/s verlässlich zu inspizieren. Die Auflösung beträgt z. B. ca. 0,25 mm2 pro Bildpunkt bei einer Pixelkantenlänge von z. B. ca. 0,5 mm.According to the block diagram shown in FIG. 2 for the system structure of a system for assessing the quality of a printed matter produced by the printing press, an image recording z. B. with a 3-chip color CCD line scan camera with z. B. 2048 pixels performed. It is ensured that the entire arc during a maximum machine speed of z. B. 18,000 sheets / h can be inspected. If the printing machine is designed as a web-fed printing press, a material web, for. B. a paper web, even at a maximum machine speed of z. For example, to reliably inspect 15 m / s. The resolution is z. B. about 0.25 mm 2 per pixel at a pixel edge length of z. B. about 0.5 mm.
Einzelheiten zur Anordnung des Inline-Inspektionssystems innerhalb einer beispielhaft gewählten Bogendruckmaschine zeigen die Fig. 3 bis 5. Eine vorzugsweise nahe einem Druckwerkszylinder 39, z. B. einem Gegendruckzylinder 39, angeordnete Beleuchtungseinrichtung 06 erzeugt vorzugsweise einen Beleuchtungsstreifen 01 auf einem vom Druckwerkszylinder 39 transportierten Bogen. Dabei ist die Beleuchtungseinrichtung 06 vorzugsweise innerhalb eines einen Teil des Druckwerks der Druckmaschine umgebenden Schutzes 38, z. B. unterhalb einem Fußtritt 38 im Galeriebereich der Druckmaschine angeordnet. Vom Beleuchtungsstreifen 01 remittiertes Licht wird von einer zum Druckwerkszylinder 39 beabstandet angeordneten Kamera 08; 201 innerhalb eines bestimmten Erfassungswinkels α erfasst. Die Kamera 08; 201 erfasst vom Beleuchtungsstreifen 01 remittiertes Licht vorzugsweise durch einen vorzugsweise schmalen Spalt oder Schlitz in dem den Druckwerkszylinder 39 abdeckenden Schutz 38 oder Fußtritt 38, wobei sich dieser Spalt oder Schlitz quer zur Transportrichtung des Bedruckstoffes erstreckt.Details of the arrangement of the in-line inspection system within an exemplarily selected sheet-fed printing press, Figs. 3 to 5. A preferably close to a
Das Bildverarbeitungssystem besteht z. B. aus einem VMEbus-Rack mit z. B. insgesamt sechs Einsteckkarten. Neben einer CPU (PowerPC; Echtzeit-Betriebssystem OS9), einem Framegrabber zur Bildaufnahme und Bilddatenvorverarbeitung sowie einer Grafikkarte zur Bildanzeige und Fehlereinblendung sind z. B. drei Bildverarbeitungskarten für das Lernen und die Inspektion der Druckbogen vorhanden.The image processing system consists z. B. from a VMEbus rack with z. B. a total of six plug-in cards. In addition to a CPU (PowerPC, real-time operating system OS9), a frame grabber for image acquisition and image data preprocessing and a graphics card for image display and error display are z. For example, there are three image processing cards for learning and inspection of the print sheets.
Das System ist z. B. mittels einer Ethernet-Schnittstelle mit einem Bedienrechner, dem Bedien-PC, d. h. z. B. entweder einem externen PC oder einem Leitstand-Rechner, vernetzt. Über den Bedien-PC werden alle Einstellungen, die für die Inspektion und Farbregelung notwendig sind, vorgenommen. Die Bediensoftware ist vorzugsweise unter allen aktuellen Microsoft-Betriebssystemen lauffähig.The system is z. B. by means of an Ethernet interface with a control computer, the operating PC, d. H. z. B. either an external PC or a console computer, networked. All the settings required for inspection and color control are made via the operating PC. The operating software is preferably executable under all current Microsoft operating systems.
Der Bedienrechner kann an externe Datennetze angeschlossen werden, sodass Wiederholaufträge von einer zentralen Datenbank und gegebenenfalls Daten aus der Druckvorstufe, z.B. von einer CIP3-Station, geladen werden können.The control computer can be connected to external data networks, so that repeat jobs from a central database and possibly data from the prepress, e.g. from a CIP3 station.
Eine Ansteuerung der Farbzonenverstellung im Farbwerk der jeweiligen Druckwerke erfolgt z. B. mittels ARCNet. Die VMEbus-CPU ist mit einer ARCNet-Karte ausgestattet.A control of the ink zone adjustment in the inking unit of the respective printing units z. By means of ARCNet. The VMEbus CPU is equipped with an ARCNet card.
An die Grafikkarte des Bildverarbeitungssystem wird der sogenannte Fehlermonitor angeschlossen. Dieser zeigt ein Live-Bild der Kamera. Die Druckfehleranzeige wird in das Kamerabild eingeblendet, sodass der Bediener sofort in der Lage ist, den Fehlerort und gegebenenfalls die Fehlerursache zu lokalisieren. Der Fehlermonitor zeigt sowohl auf dem Bedruckstoff kurzzeitig auftretende Druckfehler, z. B. Farbspritzer, Wasserflecken oder Papierfehler, als auch dauerhafte Druckabweichungen, z. B. eine Über- oder Unterfärbung einzelner Druckfarben oder ein Tonen, an.The so-called fault monitor is connected to the graphics card of the image processing system. This shows a live picture of the camera. The print error display is displayed in the camera image so that the operator is immediately able to locate the location of the fault and, if necessary, the cause of the error. The fault monitor shows both on the substrate short-term printing errors, eg. As color splashes, water marks or paper defects, as well as permanent pressure variations, z. As an over- or under-dyeing of individual printing inks or toning on.
Im Inline-Inspektionssystem zur Beurteilung der Qualität einer von der Druckmaschine produzierten Drucksache ist ein Prozess-Lernmodus integriert, welcher in der Lage ist, den aktuellen Qualitätsstandard automatisch während der Gutproduktion zu erlernen. Die Programmierung eines Modells ist also nicht notwendig. Mit Hilfe des Prozess-Lernmodus werden Referenzen insbesondere für das Farbmodell und das Intensitätsmodell erzeugt, die zum Vergleich für die Inspektion und Farbbestimmung herangezogen werden. Der Lernmodus umfasst insbesondere folgende Funktionen: Lernen von Referenzen, Erweitern gelernter oder gespeicherter Referenzen, Eingabe der Anzahl der gewünschten Lernbogen, Definieren des Fensters des Inspektionsbereiches, Zeigen des gelernten oder gespeicherten Referenzbildes, Eingabe der Maske für einen nicht inspizierten Bildbereich, Bearbeiten des Referenzbildes, Editieren und Kopieren von Masken.In the in-line inspection system for assessing the quality of a printed matter produced by the printing press, a process learning mode is integrated, which is able to automatically learn the current quality standard during the good production. Programming a model is not necessary. With the aid of the process learning mode, references are generated, in particular for the color model and the intensity model, which are used for comparison for the inspection and color determination. In particular, the learning mode comprises the following functions: learning references, expanding learned or stored references, inputting the number of desired learning sheets, defining the window of the inspection area, displaying the learned or stored reference image, entering the mask for a non-inspected image area, editing the reference image, Editing and copying masks.
Durch die Druckmaschine transportierte Lernbogen werden ausgeschleust, um eine Kontrolle von einem eventuell eingelernten Druckfehler, eine Vermessung mit einem Handspektrometer oder eine visuelle Überprüfung möglich zu machen. Die Referenzmodelle sowie alle anderen relevanten Daten werden in einem Auftragsspeicher abgelegt. Es ist jederzeit möglich, für Wiederholaufträge den Auftragsspeicher zu lesen.Learning sheets transported by the printing press are ejected in order to make it possible to check whether a printing error has been learned, a measurement with a hand-held spectrometer or a visual check. The reference models as well as all other relevant data are stored in a job memory. It is always possible to read the job memory for repeat jobs.
Darüber hinaus ist das Inline-Inspektionssystem in der Lage, zulässige Änderungen im Fortdruck, die vom Inline-Inspektionssystem als Fehler gewertet werden, bei laufender Produktion hinzuzulernen. Das Inline-Inspektionssystem passt sich somit adaptiv an den aktuellen Qualitätsstandard an und steuert oder regelt z. B. das Farbwerk und/oder ein Seiten- und/oder Umfangsregister der Druckmaschine.In addition, the in-line inspection system is able to keep on-going permissible changes in production, which are considered as errors by the in-line inspection system To learn about production. The inline inspection system adapts adaptively to the current quality standard and controls or regulates z. B. the inking unit and / or a side and / or circumferential register of the printing press.
Das menschliche Auge ist in der Lage, relativ kleine Farbänderungen zu detektieren. Jedoch ist die Farbwahrnehmung des Menschen auf eine Detektion von Flächen ausgelegt. Kleine punktförmige Farbänderungen werden nicht detektiert. Das Farbanalyse-Modell berücksichtigt diesen physiologischen Effekt. Es werden die den Farbraum der Kamera aufspannenden Farben Rot, Grün und Blau in einen Farbraum transformiert, der als Gegenfarbenmodell bezeichnet wird. Das Gegenfarbenmodell entspricht einer elektronischen Nachstellung der menschlichen Farbwahrnehmung. Darin existieren zwei Gegenfarbenkanäle, die äußerst empfindlich auf Farbänderungen reagieren. Insbesondere wird ein Kippen der Graubalance von diesen Kanälen zuverlässig erkannt.The human eye is able to detect relatively small color changes. However, human color perception is designed to detect areas. Small punctiform color changes are not detected. The color analysis model takes into account this physiological effect. The colors red, green and blue spanning the color space of the camera are transformed into a color space called the counter-color model. The counter-color model corresponds to an electronic adjustment of human color perception. There are two reverse color channels that are extremely sensitive to color changes. In particular, tilting of the gray balance is reliably detected by these channels.
Das Gegenfarbenmodell kann auch auf der Basis der Offsetdruckfarben CMYK implementiert sein, wobei dieses Farbmodell gegenüber dem empfindungsgemäßen Farbmodell auf ein subtraktives Farbenmischen (Druckverfahren) ausgerichtet ist.The counter-ink model can also be implemented on the basis of the offset printing inks CMYK, this color model being oriented towards a subtractive color mixing (printing method) compared to the color model according to the invention.
Intensitätsabweichungen, d. h. Änderungen der Farbdichte, werden über eine Grauwertanalyse detektiert. Dieses Verfahren hat insbesondere in Bereichen unbunter Farben, bei einer Über- und Unterfärbung sowie bei kleinen Fehlern, z. B. kleine Farbspritzer oder Papierfehler, seine Stärken.Intensity deviations, d. H. Changes in color density are detected by a gray value analysis. This method has particular in areas of uncoloured colors, in an over- and under-coloring and small errors, eg. As small splashes of paint or paper defects, its strengths.
Eine Farbregelung kann je nach den im konkreten Fall vorliegenden Voraussetzungen nach zwei verschiedenen Verfahren erfolgen. Wenn Farbmessstreifen mit ausreichend großen Farbfeldern vorhanden sind, werden gemäß dem Schema zur Farbdichteregelung mit einem Farbmessstreifen in der Fig. 6 zunächst die Solldichten für die einzelnen Farben eingegeben. Die Position des Messkontrollstreifens wird vom Bediener am Monitor markiert. Danach werden die Felder des Streifens automatisch in Bezug auf Skalenfarben analysiert und die jeweilige Istdichte bestimmt. Sonderfarben sind vom Bediener im Messstreifen zu markieren. Anhand der Abweichungen von einer Solldichte und der vorliegenden Istdichte werden die Farbzonen an einem Farbwerk der Druckmaschine gestellt. Die jeweiligen Abweichungen werden grafisch und numerisch angezeigt. Vom Inline-Inspektionssystem werden Vorschlagswerte für die Farbzonenstellung angegeben. Diese können wahlweise manuell übernommen oder vollautomatisch im geschlossenen Regelkreis verwendet werden. Mit Hilfe der Farbmessstreifen kann mit Hilfe der Rasterfelder auch eine Tonwertzunahme bestimmt werden.Color control may be carried out by two different methods, depending on the specific circumstances of the case. If color measurement strips with sufficiently large color fields are present, the nominal densities for the individual colors are first input in accordance with the scheme for color density control with a color measurement strip in FIG. The position of the measuring control strip is determined by the operator Monitor marked. Thereafter, the fields of the strip are automatically analyzed with respect to scale colors and the respective actual density is determined. Special colors are to be marked by the operator in the measuring strip. Based on the deviations from a nominal density and the present actual density, the ink zones are placed on an inking unit of the printing press. The respective deviations are displayed graphically and numerically. The inline inspection system specifies default values for the ink zone position. These can either be taken over manually or used fully automatically in a closed loop. With the aid of the color measuring strips, the tonal value increase can also be determined with the aid of the grids.
Die Algorithmen zur Dichtebestimmung in Farbmessstreifen können für jeden Bogen durchlaufen werden. Auch eine gleitende Mittelwertbildung der Messwerte über eine beliebige Bogenanzahl ist möglich. Messungenauigkeiten, die durch den Einfluss von Schwankungen des Drucks, durch ein Rauschen der Kamera, z. B. ein Photonenrauschen oder ein Quantisierungsrauschen des AD-Wandlers, oder durch eine Instabilität der von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichtmenge entstehen, werden auf diese Weise zuverlässig eliminiert oder zumindest in ihrem Störeinfluss minimiert.The density determination algorithms in colorimeters can be run through for each arc. A sliding averaging of the measured values over any number of sheets is also possible. Measurement inaccuracies caused by the influence of variations in pressure, by a noise of the camera, z. As a photon noise or quantization noise of the AD converter, or caused by an instability of the radiated light from the illumination device are reliably eliminated in this way, or at least minimized in their interference.
Eine Kalibrierung des Dichtemesssystems erfolgt mit Messbogen, die in regelmäßigen Abständen durch die Maschine gefahren werden. Bei der Kalibrierung wird automatisch eine Farbbalance, ein Kontrast und eine Helligkeit justiert. Weiterhin kann das Normlicht für die Messung festgelegt werden, z. B. wie üblich D50 oder D65. Eine Re-Kalibrierung ist in der Praxis zumeist nicht häufiger als einmal pro Woche nötig.A calibration of the density measuring system is carried out with measuring sheets, which are driven through the machine at regular intervals. Calibration automatically adjusts a color balance, contrast and brightness. Furthermore, the standard light can be set for the measurement, z. B. as usual D50 or D65. Re-calibration is usually not needed more often in practice than once a week.
Der Messstreifen weist eine Feldbreite und eine Feldhöhe jeweils z. B. von ca. 5 mm bis 6 mm auf. Die Messfeldgröße, die ein 2° Normbeobachter benötigt, muss im Messfeld sicher untergebracht werden. Der Messstreifen besteht aus mehreren gleichen Segmenten, wobei ein regelmäßiger Aufbau innerhalb eines Segmentes erfolgt.The measuring strip has a field width and a field height in each case z. B. from about 5 mm to 6 mm. The size of the measuring field required by a 2 ° standard observer must be safely accommodated in the measuring field. The measuring strip consists of several equal segments, whereby a regular structure within a segment takes place.
Ein anderes Verfahren zur Farbregelung sieht, wie es ein Schema in der Fig. 7 darstellt, eine Farbbestimmung und Farbregelung anhand des Druckbildes vor. Voraussetzung dafür ist, dass die Flächendeckung pro Druckfarbe mit einer Auflösung von 10 < dpi < 40 aus einer Vorstufe, z. B. CIP3, bekannt ist, und dass "signifikante" Druckbereiche pro Farbzone- oder Farbzonenbereich vorhanden sind. Signifikant sind Druckbereiche dann, wenn eine der Druckfarben in diesem Bereich dominant ist. Die Bestimmung der signifikanten Druckbereiche erfolgt automatisch durch Auswertung von Daten aus der Vorstufe.Another method for color control provides, as it is a diagram in FIG. 7, a color determination and color control based on the printed image. The prerequisite for this is that the area coverage per printing ink with a resolution of 10 <dpi <40 from a pre-stage, eg. CIP3, and "significant" print areas per color zone or ink zone area are present. Significant are print areas when one of the inks in this area is dominant. The determination of the significant pressure ranges is carried out automatically by evaluation of data from the preliminary stage.
Die Farbbestimmung und die Ableitung von Stellgrößen für die Farbregelung erfolgt anhand des Druckbildes selbst. Hierzu wird eine Transformation der Kamerabilddaten in den CMYK-Raum durchgeführt.The color determination and the derivation of manipulated variables for the color control takes place on the basis of the printed image itself. To this end, a transformation of the camera image data in the CMYK space is performed.
Die Analyse des Druckbildes erfolgt anhand einer Farbintegration der signifikanten Druckbereiche innerhalb von Längsstreifen, die in ihrer Anzahl vorzugsweise der Anzahl der Zonenschrauben entsprechen. Diese Streifen sind nochmals horizontal aufgeteilt. Innerhalb dieser so entstandenen Flächen wird anhand der Farbänderungen und der Zonendichte die entsprechende Zone gestellt. Durch entsprechende Mittelung über mehrere Bogen werden zulässige Prozessschwankungen ausgeglichen.The analysis of the printed image is based on a color integration of the significant pressure areas within longitudinal strips, which preferably correspond in number to the number of zone screws. These stripes are again divided horizontally. Within these surfaces, the corresponding zone is set based on the color changes and the zone density. Appropriate averaging over several sheets compensates for permissible process fluctuations.
Eine aus der Messung berechnete Regelabweichung für die Farbgebung wird für jede Farbzone in einen Stellbefehl zur Ansteuerung der betreffenden Zonenschraube umgesetzt.A colorimetric error calculated from the measurement is converted for each color zone into a control command for activating the zone screw in question.
Eine Änderung der Farbzufuhr innerhalb der Druckmaschine benötigt eine gewisse Zeit, bevor diese im Druckbild sichtbar wird. Dieses Verhalten ist durch die Art der Farbübertragung in der Druckmaschine begründet. Um diesen Vorgang zu beschleunigen, wird als Regler ein Integralregler mit einem Proportionalanteil, kurz PI-Regler, vorgesehen. Dieser Regler hat den Vorteil, dass zusätzlich zu einem stationären Anteil (1-Anteil) für eine gewisse Zeit ein fehlerproportionaler Anteil für eine zusätzliche/verminderte Farbzufuhr sorgt und so den Regelvorgang beschleunigt.A change in the ink supply within the press takes a certain amount of time before it becomes visible in the print image. This behavior is due to the nature of the ink transfer in the printing press. To accelerate this process, the controller is an integral controller with a proportional component, PI controller for short, intended. This regulator has the advantage that, in addition to a steady-state component (1 component), an error-proportional component provides additional / reduced ink supply for a certain time and thus speeds up the control process.
Die durch den Proportionalanteil verursachte zusätzliche oder verminderte Farbzufuhr wird vereinfacht für eine gewisse Zeit, d. h. für eine gewisse Anzahl von Zylinderumdrehungen, zugelassen. Nach Ablauf dieser Zeit werden alle Farbzonen auf den stationären Zustand gefahren.The additional or reduced ink supply caused by the proportional component is simplified for a certain time, i. H. for a certain number of cylinder revolutions, allowed. After this time, all ink zones are moved to the stationary state.
Weiterhin wird der Regelkreis dahingehend vereinfacht, dass ein zyklisches Verfahren mit den Schritten Messen, Stellen und Warten realisiert wird. Nach Abschluss der Wartezeit, d. h. nach einer gewissen Anzahl von Zylinderumdrehungen, wird mit einer neuen Messung ein neuer Zyklus gestartet. Es handelt sich also trotz des geschlossenen Regelkreises um ein offenes Wirkungsprinzip, da die maßgebliche Zeitkonstante durch die Zeit zwischen Stellung der Zonen und einer Reaktion auf dem Papier festgelegt ist. Da diese Zeit z. B. proportional zu einigen zehn Bogen ist, ist hier ein offenes Wirkungsprinzip realisiert. Weiterhin wird die Regelung selbst als Lageregelung ausgeführt, d. h. die Öffnung der einzelnen Zonen wird gestellt und für eine gewisse Zeit in dieser Stellung gehalten. Um schnellstmöglich die Solldichte zu erreichen, wird zugelassen, dass im Fall einer Farbzufuhr die Zonen gegebenenfalls für eine gewisse Zeit überregelt werden.Furthermore, the control loop is simplified in that a cyclic method with the steps of measuring, setting and maintenance is realized. After completion of the waiting period, d. H. after a certain number of cylinder revolutions, a new cycle is started with a new measurement. Thus, in spite of the closed-loop control, it is an open principle of operation, since the relevant time constant is determined by the time between the position of the zones and a reaction on the paper. Since this time z. B. is proportional to several ten arc, an open principle of action is realized here. Furthermore, the control itself is executed as a position control, d. H. the opening of the individual zones is set and kept in this position for a certain time. In order to achieve the desired density as quickly as possible, it is permitted that, in the case of a paint feed, the zones may be over-regulated for a certain time.
Während des Fortdrucks kann der Bediener manuell Korrekturwerte, d. h. Sollwerte, für die Zonenschrauben eingeben. Diese Änderungen werden im Signalfluss wie eine Regelabweichung behandelt.During the run, the operator can manually apply correction values, i. H. Setpoints to enter for the zone screws. These changes are treated in the signal flow as a control deviation.
Im Regelalgorithmus werden alle die Farbgebung beeinflussenden Parameter integriert. Hierzu zählen insbesondere das Farbverhalten, d. h. eine Deckung der Farbe, das Papierverhalten sowie das Farbübertragungsverhalten des Farbkasten. Hierbei sind die Farbe und das Papier auftragsabhängige Parameter.The control algorithm integrates all parameters influencing the color scheme. These include in particular the color behavior, ie a coverage of the color, the Paper behavior and the ink transfer behavior of the ink fountain. Here the color and the paper are order-dependent parameters.
Die Änderung der Farbzufuhr in einer Farbzone hat durch die Verreibung der Farbe bei der Farbübertragung innerhalb des Druckwerkes auch Auswirkungen auf ihre Nachbarzonen. Um diesen Effekt zu berücksichtigen, werden die benachbarten Farbzonen zu einem gewissen Anteil proportional zur verstellten Farbzone mitverstellt. Bei entsprechend großen Verstellungen kann sich diese Verstellung auf weitere Nachbarzonen auswirken. Jede Verstellung einer Farbzone, sei es automatisch oder manuell, "erzeugt" neue Sollwerte für die Nachbarzonen.The change in the ink supply in a color zone also has an effect on its neighboring zones due to the trituration of the color during the ink transfer within the printing unit. In order to take this effect into account, the neighboring color zones are to a certain extent proportional to the adjusted color zone. With correspondingly large adjustments, this adjustment can have an effect on further neighboring zones. Each adjustment of a color zone, be it automatically or manually, "creates" new target values for the neighboring zones.
Der Verstellweg jeder Farbzone ist beschränkt. Wenn eine Zone mehr als "ganz auf" verstellt werden soll, kann zusätzliche Farbe nur durch Änderung der Streifenlänge auf dem Duktor des Farbwerks erreicht werden. Eine Änderung der Streifenlänge auf dem Duktor erhöht die Farbzufuhr in allen Farbzonen. In diesem Fall wird die Farbzufuhr für die betreffende Farbzone entweder begrenzt oder die zusätzliche Farbzufuhr durch Änderung der Streifenlänge muss an den anderen Farbzonen durch Schließen aller anderen Farbzonen kompensiert werden. Wird die untere Grenze der Zonenverstellung erreicht, nämlich wenn eine Farbzone geschlossen wird, ist keine weitere Kompensation möglich. Wird für eine Farbzone die obere Grenze erreicht oder muss diese für den stationären Zustand überschritten werden, dann ist in jedem Fall die Streifenlänge auf dem Duktor zu ändern, und alle anderen Farbzonen sind entsprechend anzupassen, wie es das Diagramm der Fig. 8 erkennen lässt. In der Fig. 8 bezeichnet "ZSx" eine Zonenschraube im Farbwerk an der Position "x". Mit "ZSx+1" oder "ZSx-1" ist eine zur Zonenschraube "ZSx" benachbarte Zonenschraube und mit "ZSx+2" oder "ZSx-2" eine weitere benachbarte Zonenschraube bezeichnet. Das Diagramm der Fig. 8 zeigt Stellungen der Zonenschraube"ZSx+1" oder "ZSx-1" und "ZSx+2" oder "ZSx-2" im Vergleich zur Stellung der Zonenschraube "ZSx", wobei Verstellungen all dieser Zonenschrauben "ZSx", "ZSx+1" oder "ZSx-1" und "ZSx+2" oder "ZSx-2" gemäß dem auf der Abszisse des Diagramms aufgetragenen Zeitverlauf zeitgleich und in gegenseitiger Abhängigkeit in einem aufeinander abgestimmten Verhältnis erfolgen.The adjustment path of each color zone is limited. If a zone is to be adjusted more than "fully open", additional color can only be achieved by changing the strip length on the inking unit's ductor. Changing the strip length on the ductor increases the ink supply in all ink zones. In this case, the ink supply for the relevant ink zone is either limited or the additional ink supply by changing the strip length must be compensated for at the other ink zones by closing all other ink zones. If the lower limit of zone adjustment is reached, namely when a color zone is closed, no further compensation is possible. If the upper limit is reached for a color zone or if it has to be exceeded for the stationary state, then in each case the strip length on the ductor must be changed and all other color zones must be adjusted accordingly, as shown in the diagram of FIG. In Fig. 8, "ZSx" denotes a zone screw in the inking unit at the position "x". "ZSx + 1" or "ZSx-1" refers to a zone screw adjacent to the zone screw "ZSx" and "ZSx + 2" or "ZSx-2" to another adjacent zone screw. The diagram of Fig. 8 shows positions of the zone screw "ZSx + 1" or "ZSx-1" and "ZSx + 2" or "ZSx-2" compared to the position of the zone screw "ZSx", with adjustments of all these zone screws "ZSx "," ZSx + 1 "or" ZSx-1 "and" ZSx + 2 "or" ZSx-2 "according to the The time course of the abscissa of the diagram takes place at the same time and in mutual dependence in a coordinated relationship.
Im Folgenden wird weiter auf den Aufbau des Inline-Inspektionssystems eingegangen. Die vorzugsweise digital arbeitende Bildaufnahmeeinheit umfasst z. B. eine speziell für den Bogendruck entwickelte Beleuchtungseinheit und eine Farb-CCD-Zeilenkamera. Das Objektiv ist speziell an die hochauflösende Kamera angepasst, weist einen abnehmbarem Filter, z. B. einen UV-Filter als Objektivschutz auf und kann bedienerfreundlich justiert werden. Im Servicefall kann die Kamera sowie das Objektiv einfach ausgetauscht werden. Die Bildaufnahmeeinheit ist gegen mechanische und elektromagnetische Störungen geschützt. Zur Beleuchtung werden z. B. speziell für diesen Anwendungsfall entwickelte hochfrequenzgetaktete Beleuchtungsquellen verwendet. Die Anordnung der Leuchtmittel innerhalb der Beleuchtungseinheit ist z. B. speziell für die Applikation im Bogendruck angepasst. Die Leuchtmittel können einfach getauscht werden.The following section continues with the construction of the in-line inspection system. The preferably digitally working image recording unit comprises z. B. a specially developed for sheetfed lighting unit and a color CCD line scan camera. The lens is specially adapted to the high-resolution camera, has a removable filter, z. B. a UV filter as a lens protection and can be adjusted user-friendly. When servicing, the camera and the lens can be easily replaced. The image acquisition unit is protected against mechanical and electromagnetic interference. For lighting z. B. specially developed for this application developed high frequency clocked lighting sources. The arrangement of the lamps within the lighting unit is z. B. specially adapted for application in sheetfed printing. The bulbs can be easily exchanged.
Das Bildaufnahmemodul (Frame Grabber) setzt das eingehende Videobild in einen digitalen Videostrom um. Dieser Videostrom wird im Frame Grabber einer Helligkeitsanpassung (Shading-Korrektur), einer wahrnehmungsorientierten Farbanpassung und der Farbraumtransformation unterzogen. Dieser digitale Videostrom wird zur späteren Bearbeitung im Speicherbereich des Bildaufnahmemoduls abgelegt. Die Bildaufnahme und Bildauswertung wird in Maschinen-Echtzeit durchgeführt.The image capture module (frame grabber) converts the incoming video image into a digital video stream. This video stream undergoes brightness correction (shading correction), perceptual color matching and color space transformation in the frame grabber. This digital video stream is stored in the memory area of the image acquisition module for later processing. The image acquisition and image evaluation is performed in machine real time.
Das Inline-Inspektionssystem ist z. B. mit einer Positionierungseinheit ausgestattet, die in der Lage ist, eine Bildpositionierung vorzunehmen. Durch Unschärfen in der Transportbewegung des Bogens kann es notwendig sein, das aufgenommene Druckbild für jede Aufnahme im Inline-Inspektionssystem zu positionieren. Während des Lernprozesses wird automatisch im Inline-Inspektionssystem eine Referenzposition für jeden Bogen ermittelt.The inline inspection system is z. B. equipped with a positioning unit, which is able to make an image positioning. By blurring the transport movement of the sheet, it may be necessary to position the recorded print image for each shot in the in-line inspection system. During the learning process, a reference position for each arc is automatically determined in the inline inspection system.
In einem Lernmodus nimmt das Inline-Inspektionssystem während der Produktion Bogen mit der CCD-Kamera auf und bildet ein Computermodell mit allen Varianten einer akzeptablen Druckqualität. Ausgehend von einer korrekten Farbeinstellung werden in der Lernphase Druckbogen oder Druckexemplare erfasst, analysiert und ausgewertet. Der Lernmodus ist in der Lage, Referenzen in Maschinen-Echtzeit zu generieren. Nach dem Lernen schaltet das Inline-Inspektionssystem automatisch in den Farbmess- und Inspektionsmodus um. Mit Hilfe der erlernten Referenzen wird die aktuelle Produktion nunmehr geprüft. Es ist allerdings zu jeder Zeit möglich, einen Standard innerhalb des Referenzenspeichers durch Dazulernen zu erweitern.In a learning mode, the in-line inspection system records with the CCD camera during production and forms a computer model with all variants of acceptable print quality. Based on a correct color setting, printed sheets or printed copies are recorded, analyzed and evaluated in the learning phase. The learning mode is able to generate references in machine real time. After learning, the in-line inspection system automatically switches to color measurement and inspection mode. With the help of the learned references, the current production is now being tested. However, it is possible at any time to expand a standard within the reference memory by teaching.
Es werden mehrere Bogen erfasst und ausgewertet. Das RGB-Signal der Videokamera wird in die Farbauszüge CMYK umgerechnet. Jeder Farbauszug wird in Streifen, entsprechend der Farbzonen, unterteilt. Innerhalb jeder Zone wird der Flächenanteil des betreffenden Farbauszuges bestimmt. Dieser Wert wird über die erfassten Bogen gemittelt. Der gemittelte Wert jedes Flächenanteils aus der Lernphase wird als Sollwert für die Kontrollphase übernommen.Several sheets are recorded and evaluated. The RGB signal of the video camera is converted into the color separations CMYK. Each color separation is divided into strips, corresponding to the color zones. Within each zone, the area fraction of the relevant color separation is determined. This value is averaged over the detected arc. The average value of each area component from the learning phase is taken as the setpoint for the control phase.
In dem Inspektionsmodus wird jedes Bild mit den Analyse-Modellen und Referenzen verglichen. Die Empfindlichkeit des Inline-Inspektionssystems kann vom Bediener mittels weniger Inspektionsparameter, wie z. B. der Grauwert- und Farbtoleranzen sowie Fehlergrößen, auf die individuellen Bedürfnisse eingestellt werden. Der Inspektionsmodus umfasst z. B. folgende Funktionen: Endlosinspektion des laufenden Produktionsauftrages, Eingabe von Toleranzen für die Inspektion, Definieren eines Gitternetzes für die horizontale und vertikale Aufteilung des Inspektionsbildes. Die Eingabe von Inspektions-Parametern, die das Inline-Inspektionssystem beeinflussen, kann wahlweise durch ein "Password" gesichert werden. Das "Password" kann geändert werden oder es können mehrere benutzerspezifische "Passwords" vergeben werden. Während der Inspektion können z. B. bis zu 96 Einzelnutzen durch das Inspektionssystem-Gitternetz getrennt statistisch erfasst werden. Fehlernutzen werden durch einen Gitterrahmen, der den optischen Verhältnissen angepasst ist, gekennzeichnet.In the inspection mode, each image is compared with the analysis models and references. The sensitivity of the in-line inspection system may be reduced by the operator using fewer inspection parameters, such as: As the gray scale and color tolerances and error sizes are adjusted to the individual needs. The inspection mode includes z. For example, the following functions: continuous inspection of the current production order, input of tolerances for the inspection, defining a grid for the horizontal and vertical division of the inspection image. The entry of inspection parameters that influence the in-line inspection system can optionally be secured by a "password". The "Password" can be changed or several user-specific "Passwords" can be assigned. During the inspection can z. For example, separate up to 96 single-use through the inspection system grid be statistically recorded. Error benefits are characterized by a grid frame adapted to the optical conditions.
Alle gespeicherten variablen Eingabedaten bleiben beim Abschalten und Wiedereinschalten des Inline-Inspektionssystems erhalten. Alle Eingabedaten und Produktionsabläufe werden in einem Logfile gespeichert. Dieses Logfile stellt grundsätzliche Daten bei einem Stromausfall für die Statistik wieder zur Verfügung.All stored variable input data is retained when the inline inspection system is switched off and restarted. All input data and production processes are stored in a log file. This logfile provides basic data in the event of a power failure for statistics.
Der Fehleranalyse-Prozessor analysiert den Bildvergleich, der vom Bildprozessor generiert wurde. Er erzeugt ein Fehlerbild, welches in das Live-Bild des Fehlermonitors eingeblendet wird. Dieses erlaubt dem Bediener, sofort nach Analyse des Bildes in den Maschinenprozess einzugreifen.The error analysis processor analyzes the image comparison generated by the image processor. It generates a fault image, which is displayed in the live image of the fault monitor. This allows the operator to intervene in the machine process immediately after analyzing the image.
Auf einem Leitstandrechner wird ein Mensch-Maschine-Interface implementiert, dessen sämtliche Verbindungen vorzugsweise über Optokoppler erfolgen. Die Schnittstelle ist z. B. eine Ethernet-Verbindung mit TCP/IP.On a central computer, a human-machine interface is implemented, all of whose connections are preferably via optocouplers. The interface is z. For example, an Ethernet connection using TCP / IP.
Das Inline-Inspektionssystem ist vorzugsweise mit einem Festplattenspeicher ausgestattet, der über genügend Kapazität verfügt, um verschiedene Aufträge inklusive aller Toleranzen und Statistiken abzuspeichern. Dieser Auftragsspeicher ist z. B. für ca. 2.000 Aufträge ausgelegt. Durch eine Festplattenerweiterung kann die Anzahl der Aufträge entsprechend erhöht werden.The in-line inspection system is preferably equipped with a hard disk storage that has enough capacity to store various jobs including all tolerances and statistics. This order memory is z. B. designed for about 2,000 jobs. With a hard disk extension, the number of jobs can be increased accordingly.
Während des Lernprozesses wird anhand der Modelle festgestellt, ob ein einzulernender Bogen im großen Maße fehlerbehaftet ist. Sollte dies der Fall sein, wird der Bogen nicht miteingelernt, also nicht mit in das aktuelle, einen Qualitätsstandard definierenden Referenzbild aufgenommen. Dieser adaptive Prozess sorgt dafür, dass keine unakzeptablen Bogen in ein Referenzbild eingelernt werden.During the learning process, the models are used to determine if a sheet being taught is largely flawed. If this is the case, the sheet is not learned, so not included in the current, a quality standard defining reference image. This adaptive process ensures that no unacceptable sheets are taught into a reference image.
Der Bildvergleich wird in Maschinen-Echtzeit z. B. bis zu einer Geschwindigkeit von 18.000 Bogen pro Stunde durchgeführt.The image comparison is performed in machine real time z. B. up to a speed of 18,000 sheets per hour.
Ein Fehler in der Qualität einer von der Druckmaschine erzeugten Drucksache, z. B. eine Über- oder Unterfärbung, Farbabweichungen und geometrische Effekte, wird in Bezug auf wahrnehmungsorientierte Fehlergrößen detektiert. Die Farbabweichungen führen zu einem Abweichungsmaß, das zur Stellung der Zonenschrauben genutzt wird. Eine Abweichung in der Farbdeckung von weniger als 10% wird nicht geregelt. Die Kamera garantiert eine 100 %-ige Detektion des gesamten Bogens.An error in the quality of a printed matter generated by the press, z. B. over- or under-coloring, color deviations and geometric effects, is detected with respect to perception-oriented error magnitudes. The color deviations lead to a deviation measure, which is used for the position of the zone screws. A deviation in the ink coverage of less than 10% is not regulated. The camera guarantees a 100% detection of the entire arc.
Zur Bedienung des Inline-Inspektionssystems sind folgende Einstellungen vornehmen:
- Solldichten
- Position des Messkontrollstreifens
- Druckwerkszuordnung der Farben
- Grauwertempfindlichkeit
- Farbkanalempfindlichkeit
- Fehlergrößen
- target densities
- Position of the measurement control strip
- Print engine assignment of the colors
- Gray scale sensitivity
- Color channel sensitivity
- defect sizes
Bei der Inspektion können Fehler im Kontrast und in der Größe definiert werden. Die Fehlergröße kann minimal einen Bildpunkt betragen.During the inspection, errors in contrast and size can be defined. The error size can be at least one pixel.
Das Maschineninterface übermittelt einen Alarm, wenn ein oder mehrere hintereinander folgende Bogen mit Druckfehlern identifiziert worden sind. Hierbei wird unterschieden, ob es sich um eine Farbabweichung handelt, die zu einer Zonenschraubenverstellung führt, oder ob es sich um einen geometrischen Fehler handelt, d. h. einen Kurzzeitfehler.The machine interface sends an alarm when one or more consecutive sheets with printing errors have been identified. A distinction is made as to whether it is a color deviation that leads to a zone screw adjustment, or whether it is a geometric error, ie a short-term error.
Auch stehen z. B. an SPS-Ausgängen Informationen zur Verfügung, ob ein Gut- oder Schlechtbogen vorliegt, das Inline-Inspektionssystem aktiv ist oder sich im Lernmodus befindet.Also z. For example, information about whether there is a good or bad bow, the in-line inspection system is active, or is in learning mode is available at PLC outputs.
Zur genauen Analyse eines fehlerhaften Bogens stehen zwei Modi zur Verfügung, wobei in einem Modus das Inline-Inspektionssystem nach einem Fehler stoppt und in dem anderen Modus das Inline-Inspektionssystem nur vorübergehend anhält. Im Stop-nach-Fehler-Modus wird das Bild des Bogens inklusive der Fehleranzeige eingefroren, sobald das Inline-Inspektionssystem einen Fehler auf einem Bogen detektiert. Der Bediener kann die Fehleranzeige in Ruhe betrachten und bewerten und eventuell mit zugehörigem Druckbogen verifizieren. Das eingefrorene Bild muss per Tastendruck wieder freigegeben werden. Die Inspektion läuft im Hintergrund weiter. Im Modus Stop-und-Weiter wird das Bild nach einer Fehlerdetektion automatisch eingefroren und nach einer einstellbaren Dauer von z. B. ca. 15 Sekunden automatisch wieder freigegeben. Der Bediener erhält somit die Möglichkeit, das Bild eine gewisse Zeit zu betrachten, ohne gezwungen zu sein, das Inline-Inspektionssystem manuell wieder freizuschalten.Two modes are available for detailed analysis of a faulty sheet, with one mode stopping the in-line inspection system after failure and the other mode only temporarily stopping the in-line inspection system. In stop-to-error mode, the image of the sheet including the error display is frozen as soon as the in-line inspection system detects an error on a sheet. The operator can look at the error display at rest and evaluate and possibly verifying with associated sheet. The frozen image must be released again by pressing a button. The inspection continues in the background. In stop-and-continue mode, the image is automatically frozen after an error detection and, after an adjustable duration of, for example, 10 sec. B. about 15 seconds automatically released again. The operator thus has the opportunity to view the image for a certain amount of time without being forced to manually unlock the in-line inspection system.
Während der Produktion wird jeder Bogen analysiert und eine Gut-, Warnung- und Schlechtbogen-Statistik geführt. Weiterhin werden alle relevanten Parameter einer Produktion mit aufgezeichnet und in das Statistikmodul überführt. Da Statistiken auf einem PC geführt werden, ist es möglich, diese mit handelsüblichen Programmen weiter zu verarbeitenDuring production, each sheet is analyzed and a good, warning and bad bow statistics are kept. Furthermore, all relevant parameters of a production are recorded and transferred to the statistics module. Since statistics are kept on a PC, it is possible to process them with commercially available programs
Das Inline-Inspektionssystem ist vorzugsweise multilingual ausgeführt, z. B. in den Sprachen Englisch, Französisch, Spanisch, Italienisch und Deutsch. Alle Sprachen können mittels UNICODE integriert werden.The inline inspection system is preferably multilingual, z. In English, French, Spanish, Italian and German. All languages can be integrated via UNICODE.
Das Inline-Inspektionssystem detektiert zumindest Druckfehler, die während der Produktion entstehen, wenn der Druckfehler einen Farbmessfehler mit einer Farbabweichung ΔE >= 3 und eine Dichtefehlergenauigkeit ΔD > 0.02 aufweist. Als Inspektionsfehler gelten Farbfehler z. B. durch Über- oder Unterfärbung, Spritzer oder Butzen und Registerfehler mit einer Größe von ca. 0,025 mm2. Des Weiteren können Papierfehler, Falten, Papiereinschlüsse, Verschmutzung oder Öl erkannt werden. Da 100 % des Bogens kontrolliert werden, können auch Fehler, die in vorherigen Prozessen entstanden sein könnten, detektiert werden. Das Inline-Inspektionssystem kann jede Bogengröße mit einer Kantenlänge z. B. bis zu 740 mm x 1050 mm inspizieren.The in-line inspection system detects at least printing errors that occur during production, when the printing error is a Farbmessfehler with a Color deviation ΔE> = 3 and has a density error accuracy ΔD> 0.02. Inspection errors are color errors z. B. by over- or under-dyeing, splashes or slugs and register errors with a size of about 0.025 mm 2 . Furthermore, paper defects, wrinkles, paper inclusions, contamination or oil can be detected. Since 100% of the arc is controlled, errors that might have occurred in previous processes can also be detected. The inline inspection system can measure any sheet size with an edge length of z. B. inspect up to 740 mm x 1050 mm.
Verschiedene Fehlertypen wie Flächenfehler, Peak-Fehler, Überfärbung, Unterfärbung oder Farbfehler können auf dem Fehlermonitor durch unterschiedliche Symbole angezeigt werden.Various types of errors, such as area errors, peak errors, over-coloration, under-coloration or color errors can be displayed on the error monitor by different symbols.
Toleranzwerte der einzelnen Bearbeitungsbereiche eines Referenzbildes können numerisch angezeigt werden und, falls erforderlich, geändert werden. Die Mindestanzahl der Bildpunkte, die für eine Fehlerfläche außerhalb des Toleranzbereiches als Fehler auftreten, kann eingegeben werden.Tolerance values of the individual processing areas of a reference image can be displayed numerically and, if necessary, changed. The minimum number of pixels that will fail as an error for an out of tolerance error area can be entered.
Im Folgenden wird auf das Bedienkonzept des Inline-Inspektionssystems eingegangen. Das Inline-Inspektionssystem soll eine einfache und schnelle Bedienung erlauben, die dem Drucker bei geringem Schulungsaufwand einen großen Nutzen bringt. Er muss frühzeitig auf eine sich aufbauende Abweichung hingewiesen werden, bevor Makulatur erzeugt wird.The following section deals with the operating concept of the inline inspection system. The in-line inspection system is designed to allow easy and fast operation, which brings great benefits to the printer with little training required. He must be informed early on an incipient deviation before waste is generated.
Die Bedienung existiert als eine Task auf dem Maschinenleitstand, die sich in das übergeordnete Bedienkonzept der Maschine einfügt. Für die Betrachtung eines aktuellen Fehlerbildes steht ein zusätzlicher Monitor zur Verfügung. Bei einer Widerdruckmaschine ist das Bild umschaltbar. Die über den Inspektionsbetrieb hinausgehenden Funktionen, wie z. B. für das Einrichten eines Auftrags oder eine Erstellung von Masken, sind z. B. über entsprechende Einsprungpunkte in der existierenden, im Maschinenleitstand implementierten Bediensoftware der Maschine erreichbar.The operation exists as a task on the machine control station, which fits into the superordinate operating concept of the machine. For viewing a current defect image, an additional monitor is available. In the case of a double-sided printing press, the image can be switched. The beyond the inspection operation beyond functions such. B. for setting up a job or a creation of masks, z. B. accessible via corresponding entry points in the existing operating software of the machine implemented in the machine control station.
Die Bildaufnahme erfolgt vorzugsweise, während sich der zu inspizierende Bogen auf einem Druckzylinder der Druckmaschine befindet. Die Bildaufnahme ist hier sehr stabil. Je nach Material, z. B. bei sehr dünnem Papier, kann es jedoch zu einer Faltenbildung oder z. B. bei einem biegesteifen Karton zu einem Ablösen des Bogenendes auf der Mantelfläche des Druckzylinders kommen. Die Bildaufnahme ist beim Einbau mechanisch zu kalibrieren, sodass bekannte mechanische Randbedingungen direkt in die Pixeldimension der Bildaufnahme umzusetzen sind.The image is preferably taken while the sheet to be inspected is located on a printing cylinder of the printing press. The image capture is very stable here. Depending on the material, for. B. very thin paper, but it may cause wrinkling or z. B. come in a rigid cardboard to a detachment of the sheet end on the outer surface of the printing cylinder. The image acquisition is mechanically calibrated during installation, so that known mechanical boundary conditions are to be converted directly into the pixel dimension of the image acquisition.
Ein Datenfluss zum oder vom Maschinenleitstand sieht vor, dass ein Auftragsname, eine Loadnummer oder der Durchgang direkt vom Maschinenleitstand übernommen werden, um für die Jobverwaltung des Inline-Inspektionssystems genutzt zu werden. Aus den Bogenabmessungen kann das übergeordnete Inspektionsfenster generiert werden. Das manuell betätigte Gutbogensignal an der Maschine kann für die Aktivierung der Inspektion und auch für die statistische Auswertung genutzt werden. Ein von dem Inline-Inspektionssystem "generierter Gutbogenzähler" kann gegebenenfalls der Maschinenleitstandsstatistik zugeführt werden.A data flow to or from the machine control center provides that a job name, a load number or the pass are taken directly from the machine control center in order to be used for the job management of the inline inspection system. From the arc dimensions, the higher-level inspection window can be generated. The manually operated good sheet signal on the machine can be used to activate the inspection and also for the statistical evaluation. If necessary, a "good sheet counter generated by the inline inspection system" can be supplied to the machine control station statistics.
Aus einem Datenfluss zum oder vom Kunden kann z. B. eine Nutzenaufteilung z. B. über ein DDDES-, CFF- bzw. CF2-File eingelesen werden, um die Eingabearbeiten vor dem eigentlichen Start des Maschinenlaufs erledigen zu können und den Arbeitsaufwand seitens des Druckers zu minimieren.From a data flow to or from the customer can, for. B. a benefit allocation z. This can be read in via a DDDES, CFF or CF2 file in order to be able to do the input work before the actual start of the machine run and to minimize the workload on the part of the printer.
In einem Datenfluss zur Druckmaschine sind Signale für die Ansteuerung einer Ausschleusung oder einer Bogenmarkierung zu erzeugen.In a data flow to the printing press signals for the control of a discharge or a sheet marking are to be generated.
Die Akzeptanz des Inline-Inspektionssystems durch den Bediener wird durch eine konsistente Integration in das Gesamtkonzept der Maschinenbedienung und die Beschränkung auf einen minimal nötigen, überschaubaren Funktionsumfang gefördert. Deshalb wird das Look-and-Feel der Bedienung stark an das Aussehen und an die Funktionalität der Maschinenleitstandsoftware angelehnt. Die Bedienschritte zum Einrichten eines Auftrages sind in ihrem Umfang gering gehalten. Beim Fortdruck gibt es einen direkten Zugriff auf Schlüsselfunktionalitäten über Funktionstasten/Hardkeys durch die Leitstand-Bediensoftware.The acceptance of the inline inspection system by the operator is promoted by a consistent integration into the overall concept of machine operation and the restriction to a minimum necessary, manageable range of functions. Therefore, the look and feel of the operation is strongly inspired by the appearance and functionality of the machine control software. The operating steps for setting up an order are kept low in scope. When printing, there is direct access to key functionalities via function keys / hardkeys by the control console operating software.
Das Einrichten eines neuen Auftrags wird durch die Übernahme von möglichst vielen relevanten Daten aus dem Leitstandrechner einfach gehalten. Zu übernehmende Daten wären z. B. ein Auftragsname, eine Jobnummer, eine Loadnummer, ein aus dem Papierformat abgeleiteter Inspektionsrahmen oder eine Nutzenaufteilung, z.B. aus einem CF2-File einer Stanzkontur.Setting up a new order is kept simple by taking as many relevant data as possible from the control room computer. To be transferred data would be z. A job name, a job number, a load number, an inspection frame derived from the paper format, or a benefit distribution, e.g. from a CF2 file of a punching contour.
Manuelle Eingaben, die für den Drucker einen Aufwand bedeuten, werden auf die Eingabe des Positionierungsfensters begrenzt. Das Inspektionsfenster kann auch automatisch gesetzt werden, wobei es dann nicht notwendig ist, die Druckmaschine schon zum Einrichten des Jobs anfahren zu müssen. Das Lernen kann dann - bei aktivem Gutbogensignal - automatisch gestartet werden.Manual entries, which mean an expense for the printer, are limited to the entry of the positioning window. The inspection window can also be set automatically, whereby it is then not necessary to have to start the printing press to set up the job. The learning can then - with active good bow signal - be started automatically.
Im Fortdruck - wenn jeder Bogen inspiziert wird - steht eine Fehleranzeige durch einen Live-Monitor zur Verfügung. Für Druckmaschinen mit Schön-/Widerdruck ist daher eine Umschaltung des Monitors zwischen Vorder- und Rückseite vorgesehen.In continuous printing - when every sheet is inspected - an error display is available through a live monitor. For printing machines with perfecting a switchover of the monitor between the front and back is therefore provided.
Inspektion und Leitstandsoftware teilen sich einen Bedienmonitor. Im Fortdruck wird die Leitstandsoftware angezeigt; für einen Minimalaufwand bei der Bedienung des Inline-Inspektionssystems stehen Hardkeys oder Funktionstasten in den Leitstandssoftware-Masken zur Verfügung, z. B. für die Funktionen Umschaltung Vorder-/Rückseite, Live/Stop&Go/StopOnError oder "Freeze".Inspection and control room software share a control panel. During production, the control console software is displayed; For a minimum effort when operating the inline inspection system are hardkeys or function keys in the control console software masks available, for. For example, functions for switching front / back, Live / Stop & Go / StopOnError or "Freeze".
Durch eine Funktionstaste (Soft-Key) kann außerdem die vom Look-and-Feel an die Leitstandsoftware angepasste Inspektions-Bedientask aktiviert werden; hierdurch steht dann die volle Bedienbarkeit des Inline-Inspektionssystems zur Verfügung. In diesem Modus werden bezüglich der Bedienung der Druckmaschine nur die Statusinformationen, die z. B. in einem oberen Statusfenster angezeigt werden, dargestellt.A soft key can also be used to activate the look-and-feel of the control console software; This then provides the full operability of the inline inspection system. In this mode, with respect to the operation of the printing press only the status information, the z. B. displayed in an upper status window shown.
Einstellungen, die in der Inspektions-Bedienoberfläche über die - analog zur Leitstandsoftware implementierte - Funktionstastenreihe vorzunehmen sind, betreffen z. B. Toleranzen, das Lernen/Zulernen, das Erstellen von Masken, eine Anpassung der Nutzeneinteilung, eine Anpassung des Inspektionsrahmens, eine Re-Definition des Positionierungsfensters oder das Laden oder Betrachten von Bildern.Settings that are to be made in the inspection user interface via the function key sequence implemented analogously to the control console software relate, for example, to Tolerances, learning / learning, creating masks, customizing the utility, adjusting the inspection framework, re-defining the positioning window, or loading or viewing images.
Der Live-Monitor kann Fehleranzeigen im Farbbereich CMYK oder Sonderfarben durch entsprechende Farbanzeige anzeigen.The live monitor can display error displays in the color area CMYK or spot colors by corresponding color display.
Zusätzliche Bedienelemente in der Leitstandsoftware können eine Korrektur eines Nettozählers durch das Inspektionsergebnis, eine Fehlerbogenstatistik oder eine Ampelanzeige der Inspektion im Maschinenstatusfeld vorsehen.Additional controls in the control room software may provide for a correction of a net counter by the inspection result, an error signature statistics or a traffic light indication of the inspection in the machine status field.
Zur Bedienung des Inline-Inspektionssystems können zwei unterschiedliche Konfigurationen vorgesehen sein, nämlich dass die Bediensoftware QT des Inline-Inspektionssystems auf einem PC läuft und die Leitstandsoftware LS auf einem anderen PC läuft oder dass die Bediensoftware QT und die Leitstandsoftware LS auf demselben PC laufen, wobei im letzteren Fall dann beide Programme als Task laufen und wahlweise z. B. durch Umschalten per Funktionstaste in QT und LS sicht- und bedienbar sind.For operating the inline inspection system, two different configurations can be provided, namely that the operating software QT of the inline inspection system runs on one PC and the control room software LS runs on another PC or that the operating software QT and the control center software LS run on the same PC, wherein in the latter case then run both programs as a task and optionally z. B. by switching over the function key in QT and LS are visible and operable.
Bei beiden Konfigurationen besteht die Notwendigkeit, Prozessdaten von der Leitstandsoftware LS zur Bediensoftware QT, z. B. Job-Informationen, oder von der Bediensoftware QT zur Leitstandsoftware LS, z. B. Status-Informationen, zu übertragen. Als Schnittstelle zwischen den beiden Systemen wird ein TCP/IP-Stream genutzt; die IP-Adresse der Leitstandsoftware LS ist vom Hersteller der Druckmaschine festgelegt. Befinden sich die Bediensoftware QT und die Leitstandsoftware LS auf demselben PC, findet die Kommunikation über die localhost-Schnittstelle statt. Die Daten werden innerhalb des TCP/IP-Streams z. B. als XML-Elemente übertragen. Die Spezifikation dieser XML-Elemente sind in einer DocumentTypeDefinition-Datei <Kommunikation_LS_QT_update.dtd> spezifiziert. Ein Beispiel für den TCP/IP-Stream beim Senden von Statusdaten von der Bediensoftware QT zur Leitstandsoftware LS zeigt die Fig. 9. Ein Beispiel für den TCP/IP-Stream beim Setzen der Farbzonenschrauben zeigt die Fig. 10. Dieser Kommunikationsweg läuft innerhalb der Druckmaschine ab, und zwar vom Inline-Inspektionssystem über die Leitstandsoftware LS, den ARCNet, die SPS zu den Farbzonenschrauben. Fig. 11 zeigt ein Beispiel für den TCP/IP-Stream beim Senden von Auftragsdaten von der Leitstandsoftware LS zur Bediensoftware QT.In both configurations, there is a need to process data from the control station software LS to the operating software QT, z. As job information, or from the operating software QT to the control center software LS, z. As status information to transfer. The interface between the two systems is a TCP / IP stream; the IP address of the control station software LS is determined by the manufacturer of the press. If the QT operating software and the LS console software are on the same PC, communication takes place via the localhost interface. The data is stored within the TCP / IP stream z. B. transmitted as XML elements. The specification of these XML elements are specified in a DocumentTypeDefinition file <communication_LS_QT_update.dtd>. An example of the TCP / IP stream when sending status data from the operating software QT to the control station software LS is shown in FIG. 9. FIG. 10 shows an example of the TCP / IP stream when setting the ink fountain keys From the in-line inspection system via the control console software LS, the ARCNet, the PLC to the ink fountain keys. 11 shows an example of the TCP / IP stream when sending job data from the control center software LS to the operating software QT.
In der zuvor beschriebenen Druckmaschine, vorzugsweise in einer Rotationsdruckmaschine, insbesondere in einer in einem Offsetdruckverfahren druckenden Druckmaschine, wird ein in der Fig. 12 dargestelltes Material 03 mit einer Oberfläche 02 in einer durch einen Pfeil angedeuteten Bewegungsrichtung 04 bewegt. Die Bewegung erfolgt durch eine, z. B. in oder an der Druckmaschine angeordnete, hier nicht dargestellte Transporteinrichtung, wobei die Bewegung des Materials 03 während des Betriebes des nachfolgend noch näher beschriebenen optischen Inline-Inspektionssystems vorzugsweise in nur einer einzigen Bewegungsrichtung 04 erfolgt, und zwar vorzugsweise linear. Das Material 03 ist vorzugsweise ebenflächig und flach, z. B. als ein Bogen 03 oder als eine Materialbahn 03, ausgebildet. Das Material 03 ist insbesondere als ein z. B. aus Papier bestehender Bedruckstoff 03 ausbildet, z. B. auch als ein Wertpapier 03 oder als eine Banknote 03. Die Oberfläche 02 des Materials 03 kann ein Relief oder eine sonstige aus der Oberfläche 02 herausragende oder in die Oberfläche 02 als eine Vertiefung eingeprägte Struktur aufweisen, wobei eine Höhe oder Tiefe des Reliefs bzw. der Struktur im Vergleich zu einer Breite B03 des Materials 03 sehr klein ist. Zumindest ein Teil der Oberfläche 02 des Materials 03 ist z. B. durch Auftragung eines reflektiven Werkstoffs, z. B. eines Lackes, oder einer Folie, durch Einbringung eines Fensterfadens oder einer anderen vorzugsweise metallischen Applikation in das Material 03, reflektiv ausgebildet.In the printing machine described above, preferably in a rotary printing machine, in particular in a printing press printing in an offset printing method, a
Eine in der Fig. 13 nur symbolhaft dargestellte Beleuchtungseinrichtung 06 erzeugt auf der Oberfläche 02 des Materials 03 ein beleuchtetes Gebilde 01 in Form eines Beleuchtungsstreifens 01 mit einer Länge L01 und einer Breite B01 (Fig. 12), wobei sich die Breite B01 auf der Oberfläche 02 des Materials 03 orthogonal zur Länge L01 erstreckt. Die Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 ist vorzugsweise längs zur Bewegungsrichtung 04 des Materials 03 gerichtet, wohingegen die Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 vorzugsweise parallel zur Breite B03 des Materials 03, d. h. quer zur Bewegungsrichtung 04 des Materials 03, gerichtet ist und sich über Teile der Breite B03 des Materials 03 oder über dessen gesamte Breite B03 erstrecken kann. Die Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 beträgt vorzugsweise mindestens 3 mm, insbesondere 8 mm. Die Bewegungsrichtung 04 des Materials 03 ist somit vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichtet, wobei die Bewegungsrichtung 04 des Materials 03 innerhalb der von der Länge L01 und der Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 aufgespannten Ebene liegt. Das Material 03 ist vorzugsweise zumindest im Bereich des Beleuchtungsstreifens 01 nicht gewölbt.An illuminating
Die Beleuchtungseinrichtung 06 weist mehrere zeilenförmig nebeneinander angeordnete Lichtquellen 07 auf, sodass die gesamte Beleuchtungseinrichtung 06 zeilenförmig ausgebildet ist. Die zeilenförmig angeordneten Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 sind vorzugsweise parallel zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 angeordnet. Die Lichtquellen 07 haben zur Oberfläche 02 des Materials 03 jeweils einen Abstand A07, wobei der Abstand A07 vorzugsweise zwischen 30 mm und 200 mm, insbesondere zwischen 80 mm und 140 mm beträgt. Der Abstand A07 der Lichtquellen 07 steht vorzugsweise jeweils lotrecht auf der Oberfläche 02 des Materials 03. Alle Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 sind vorzugsweise gleichartig ausgebildet, z. B. als helle, lichtestarke Leuchtdioden 07 oder als Laserdioden 07. Eine zentrale Ebene des von den nebeneinander angeordneten Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten Lichtes und eine zentrale Ebene des vom Beleuchtungsstreifen 01 zur Kamera 08 remittierten Lichtes schließen einen vorzugsweise spitzen Winkel γ miteinander ein, der z. B. im Bereich zwischen 15° und 60°, insbesondere zwischen 20° und 30° liegt (Fig.3).The
In der Beleuchtungseinrichtung 06 können auch Gruppen von jeweils mehreren zeilenförmig nebeneinander angeordneten Lichtquellen 07 vorgesehen sein, wobei sich die einzelnen Gruppen von Lichtquellen 07 in ihren optischen Eigenschaften, z. B. in der Wellenlänge des von ihnen emittierten Lichtes unterscheiden. So kann z. B. eine Gruppe von Lichtquellen 07 weißes Licht emittieren, wohingegen eine andere Gruppe von Lichtquellen 07 monochromes Licht emittiert. Es kann vorgesehen sein, dass eine mit der Beleuchtungseinrichtung 06 verbundene Steuereinrichtung 23 die Gruppen von Lichtquellen 07 applikationsabhängig, z. B. in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Oberfläche 02 des Materials 03 nach der Farbe des Lichtes, ausgewählt und einzeln ansteuert. So kann die Steuereinrichtung 23 eine Gruppe von Lichtquellen 07 auch unabhängig von mindestens einer anderen Gruppe von Lichtquellen 07 in ihrer Helligkeit und/oder Leuchtdauer ansteuern. Der Beleuchtungsstreifen 01 ist außerhalb eines im direkten oder im umgelenkten Strahlengang liegenden Brennpunktes des von den Lichtquellen 07 emittierten Lichtes angeordnet.In the
Die Beleuchtungseinrichtung 06 besteht z. B. aus mehreren zeilenförmig aneinander gereihten Modulen M61 bis M65 (Fig. 23) jeweils mit vorzugsweise mehreren zeilenförmig nebeneinander angeordneten Lichtquellen 07, wobei eine Trennfuge 26 zwischen zwei benachbarten Modulen M61 bis M65 vorzugsweise schräg zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 angeordnet ist. Die einzelnen Module M61 bis M65 der Beleuchtungseinrichtung 06 können z. B. funktionsgleich ausgebildet sein. So kann z. B. eine der Breite B03 des zu beleuchtenden Materials 03 entsprechende Zeilenlänge der aus mehreren aneinander gereihten Modulen M61 bis M65 zusammengesetzten Beleuchtungseinrichtung 06 durch ein Einschalten von den zeilenförmig angeordneten Lichtquellen 07 der betroffenen Module M61 bis M65 aktiviert werden oder es kann eine der Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 entsprechende Zeilenlänge der aus mehreren aneinander gereihten Modulen M61 bis M65 zusammengesetzten Beleuchtungseinrichtung 06 durch ein Einschalten von den zeilenförmig angeordneten Lichtquellen 07 der betroffenen Module M61 bis M65 aktiviert werden.The
Fig. 14 zeigt in einer nur zweidimensionalen Darstellung eine einzelne Lichtquelle 07 der Beleuchtungseinrichtung 06. Die Lichtquelle 07 emittiert ihr Licht in einen Raumwinkel ω, wobei der Raumwinkel ω eine aus einer Kugel ausgeschnittene Fläche AK, also eine Kugeloberfläche AK, bis zur Größe einer Halbkugel aufspannt.Fig. 14 shows a single two-dimensional representation of a single
Fig. 15 zeigt mehrere, z. B. vier der in der Fig. 14 gezeigten Lichtquellen 07 zeilenförmig nebeneinander auf einer gemeinsamen Platine 21 angeordnet. Vorzugsweise ist die zu den jeweiligen Lichtquellen 07 gehörende Stromquelle 22 auf derselben Platine 21 angeordnet. Die Stromquelle 22 ist vorzugsweise als eine Konstantstromquelle 22, insbesondere als eine steuerbare Konstantstromquelle 22, ausgebildet.Fig. 15 shows several, z. For example, four of the
Das optische Inline-Inspektionssystem umfasst - wie es der Fig. 13 entnehmbar ist - auch eine Erfassungseinrichtung 08 mit mindestens einem in einem Abstand A09 von der Oberfläche 02 des Materials 03 angeordneten Detektor 09, wobei der Detektor 09 von der Oberfläche 02 des Materials 03 remittiertes Licht erfasst. Der Abstand A09 liegt im Bereich zwischen 10 mm und 1.500 mm, vorzugsweise zwischen 50 mm und 400 mm.The optical inline inspection system comprises - as can be seen in FIG. 13 - also a
Die Erfassungseinrichtung 08 ist z. B. als eine Kamera 08, vorzugsweise eine Zeilenkamera 08, insbesondere eine Farbzeilenkamera 08, ausgebildet. Auch die Erfassungseinrichtung 08 kann zeilenförmig mehrere nebeneinander angeordnete Detektoren 09 aufweisen, wobei die zeilenförmig angeordneten Detektoren 09 vorzugsweise parallel zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 angeordnet sind. Der Detektor 09 der Erfassungseinrichtung 08 kann z. B. als ein CCD-Array 09 oder als eine Gruppe von Photodioden 09 ausgebildet sein. Der Detektor 09 der Erfassungseinrichtung 08 wandelt das erfasste remittierte Licht in ein elektrisches Signal um und führt das elektrische Signal zu seiner Auswertung einer mit der Erfassungseinrichtung 08 verbundenen Bildverarbeitungseinrichtung 24 zu.The
Fig. 16 zeigt, dass in dem optischen Inspektionssystem den Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 mindestens ein erster Spiegel 11 mit mindestens einer längs zur Länge L01 und/oder zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichteten Wirkfläche 12 zugeordnet ist, wobei die Wirkfläche 12 des ersten Spiegels 11 das in den Raumwinkel ω emittierte Licht von mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 auf eine kleinere erste Hüllfläche AH1 als die zu dem Raumwinkel ω gehörende Kugelfläche AK einschränkt. Die Wirkfläche 12 des ersten Spiegels 11 kann plan oder konkav ausgebildet sein. Dabei kann die mindestens eine längs zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichtete Wirkfläche 12 des ersten Spiegels 11 das in den Raumwinkel ω emittierte Licht von mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 stärker auf eine kleinere zweite Hüllfläche AH2 einschränken als die mindestens eine längs zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichtete Wirkfläche 12 dieses ersten Spiegels 11, wie es die Fig. 17 im Vergleich zur Strahlenbündelung gemäß der Fig. 16 zeigt. Vorzugsweise weist mindestens eine Lichtquelle 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 einen ersten Spiegel 11 mit mindestens zwei zu einem von der Lichtquelle 07 emittierten Zentralstrahl 13 symmetrischen Wirkflächen 12 auf.FIG. 16 shows that at least one
Zur Umlenkung der von mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 in einem den Zentralstrahl 13 umgebenden zentralen Bereich 14 emittierten Strahlung kann, wie in den Fig. 18 und 19 dargestellt, z. B. ein zweiter Spiegel 16 vorgesehen sein, wobei dessen mindestens eine Wirkfläche 17 in dem den Strahlengang des Zentralstrahls 13 umgebenden zentralen Bereich 14 innerhalb des Raumwinkels ω des von der Lichtquelle 07 emittierten Lichtes angeordnet ist, wobei die Wirkfläche 17 des zweiten Spiegels 16 das von mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierte Licht gegen mindestens eine längs zur Länge L01 und/oder zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 gerichtete Wirkfläche 12 des ersten Spiegels 11 umlenkt. Dabei kann die von der Lichtquelle 07 emittierte Strahlung vorzugsweise längs zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 stärker gebündelt werden als die Strahlung längs zu dessen Breite B01. Auch die Wirkfläche 17 des zweiten Spiegels 16 kann plan oder konkav ausgebildet sein. Die dem zentralen Bereich 14 zuzuordnende, von den jeweiligen Lichtquellen 07 emittierte Strahlung ist in den Fig. 18 bis 21 jeweils mit durchgängigen Pfeillinien angedeutet, wohingegen von den Lichtquellen 07 in ihrem jeweiligen Raumwinkel ω peripher emittierte Strahlung mit gestrichelten Pfeillinien angedeutet ist.For deflecting the radiation emitted by at least one of the
Alternativ kann gleichfalls zur Umlenkung der von mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 in einem den Zentralstrahl 13 umgebenden zentralen Bereich 14 emittierten Strahlung gemäß den Fig. 20 und 21 mindestens eine Linse 18, insbesondere eine bikonvexe Linse 18, in dem den Strahlengang des Zentralstrahls 13 umgebenden zentralen Bereich 14 innerhalb des Raumwinkels ω des von mindestens einer der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten Lichtes angeordnet sein, wobei zwischen der Lichtquelle 07 und einem Zentrum Z18 der Linse 18 ein Abstand A18 besteht, wobei der Abstand A18 vorzugsweise geringer als die Hälfte des Abstandes A07 zwischen der Lichtquelle 07 und der Oberfläche 02 des Materials 03 ist. Dabei kann die Linse 18 nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sein, um die von der Lichtquelle 07 emittierte Strahlung vorzugsweise längs zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 stärker zu bündeln als längs zu dessen Breite B01.Alternatively, at least one
Die Fig. 22 zeigt, dass die Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 vorzugsweise derart angeordnet sind, dass sich die jeweiligen Raumwinkel ω oder zumindest die Hüllflächen AH1; AH2 des von mindestens zwei benachbarten Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten Lichtes zumindest in einem den Beleuchtungsstreifen 01 beleuchtenden Teilbereich 19 überlagern. Diese Überlagerung ist insbesondere auch dann vorgesehen, wenn die beteiligten benachbarten Lichtquellen 07 in zwei benachbarten Modulen M61 bis M65 angeordnet sind. Aus der Fig. 22 ist auch ersichtlich, dass an jeder einzelnen Lichtquelle 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 jeweils ein erster Spiegel 11 mit mindestens einer Wirkfläche 12, vorzugsweise mit zwei zueinander symmetrischen Wirkflächen 12, zumindest längs zur Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 vorgesehen sein kann. Des Weiteren kann die Oberfläche 02 des Materials 03 einen Streukörper, d. h. einen Licht streuenden Körper, aufweisen, z. B. ein Lentikular oder eine Prismenfolie, wobei der Streukörper das im Beleuchtungsstreifen 01 auf die Oberfläche 02 des Materials 03 aufgestrahlte Licht vorzugsweise nur oder zumindest ganz überwiegend längs zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 remittiert. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiterer Streukörper zu einer weiteren Homogenisierung des von der Beleuchtungseinrichtung 06 abgestrahlten Lichtes an der Lichtaustrittsseite der Beleuchtungseinrichtung 06 angeordnet sein und sich somit im Lichtweg zwischen den Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 und der zu beleuchtenden Oberfläche 02 des Materials 03 befinden. Ein derartiger den Lichtquellen 07 vorgelagerter Streukörper verbessert eine Ausleuchtung der Oberfläche 02 des Materials 03 im Sinne einer möglichst schattenfreien Ausleuchtung, wenn die Oberfläche 02 des Materials 03 ein zumindest leichtes Relief aufweist.FIG. 22 shows that the
Fig. 23 zeigt eine Ansicht des optischen Inspektionssystems in einer lotrecht zur Bewegungsrichtung 04 des Materials 03 stehenden Ebene. Die Beleuchtungseinrichtung 06 und der auf der Oberfläche 02 des Materials 03 beleuchtete Beleuchtungsstreifen 01 sind im Abstand A07 parallel zueinander angeordnet, jedoch kann eine Erstreckung der Beleuchtungseinrichtung 06, d. h. ihre Länge B06, größer sein als die Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 oder als die Breite B03 des Materials 03. Die Beleuchtungseinrichtung 06 ist in vorzugsweise mehrere Module M61 bis M65 aufgeteilt, d. h. in diesem Beispiel in fünf zeilenförmig nebeneinander angeordnete Module M61 bis M65, wobei die in jedem Modul M61 bis M65 angeordneten Lichtquellen 07 jeweils Licht zum Beleuchtungsstreifen 01 emittieren. Das vom Beleuchtungsstreifen 01 remittierte Licht wird von dem im Abstand A09 von der Oberfläche 02 des Materials 03 angeordneten Detektor 09 der Erfassungseinrichtung 08 innerhalb eines sich längs zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 öffnenden, räumlichen Erfassungswinkels α erfasst, wobei der Erfassungswinkel α in diesem Beispiel derart bemessen ist, das er das vom Beleuchtungsstreifen 01 remittierte Licht über die gesamte Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 erfasst. Der Erfassungswinkel α bildet an der Oberfläche 02 des Materials 03 eine Querschnittsfläche aus, sodass der Erfassungswinkel α zumindest einen Teil einer sich über die Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 erstreckenden Querschnittsfläche des von der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten Lichtestrahlenbündels erfasst. Die vom Erfassungswinkel α erfasste Querschnittsfläche ist vorzugsweise zumindest so groß wie die auf der Oberfläche 02 des Materials 03 durch die Länge L01 und Breite B01 des Beleuchtungsstreifens 01 aufgespannte Fläche.FIG. 23 shows a view of the optical inspection system in a plane perpendicular to the direction of
Die Qualität eines mit der Erfassungseinrichtung 08 durch Erfassung des vom Beleuchtungsstreifen 01 remittierten Lichtes aufgenommenen Bildes ist maßgeblich davon abhängig, dass die Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 Licht konstanter Lichtstärke emittieren. Denn Schwankungen in der Lichtstärke des von den Lichtquellen 07 emittierten Lichtes führen in der Erfassungseinrichtung 08 bezüglich des der Bildverarbeitungseinrichtung 24 zugeführten Signals zu demselben Ergebnis wie Änderungen in der Beschaffenheit der Oberfläche 02 des angestrahlten Materials 03, sodass in der Bildverarbeitungseinrichtung 24 die Ursachen einer Signaländerung nicht unterschieden werden können. Unter diesen Umständen lassen sich aus einer in der Bildverarbeitungseinrichtung 24 vorgenommenen Bildauswertung keine verlässlichen Aussagen über die Beschaffenheit der Oberfläche 02 des angestrahlten Materials 03 gewinnen.The quality of an image recorded with the
Abhilfe bieten hier Maßnahmen, die die Lichtstärke des von den Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 emittierten Lichtes konstant halten. Die in der Beleuchtungseinrichtung 06 verwendeten Lichtquellen 07 sind vorzugsweise als lichtstarke Leuchtdioden 07 oder Laserdioden 07 ausgebildet, deren Lichtstärke temperaturabhängig ist. Im Folgenden werden zur Erzielung einer konstanten Lichtstärke Maßnahmen zur Temperaturstabilisierung der auf dem Träger 21 angeordneten Lichtquellen 07 beschrieben. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die thermische Last der Lichtquellen 07 direkt am Entstehungsort abgeführt wird, wodurch sich kurze Regelzeiten erreichen lassen.Remedy here offer measures that keep the light intensity of the light emitted from the
Die Lichtquellen 07 sind vorzugsweise auf einer mit weiteren elektronischen Bauelementen bestückbaren und mit Leiterbahnen versehenen Platine 21 angeordnet. Der Halbleiter der Leuchtdioden 07 oder Laserdioden 07 steht vorzugsweise in direktem Berührungskontakt mit der Platine 21, die z. B. als MCPCB (metal core printed circuit board) oder als eine Platine 21 mit einem Kern aus Aluminium ausgebildet ist und an ihrer die Leuchtdioden 07 oder Laserdioden 07 tragenden Montageseite 32 zur Ausbildung eines möglichst geringen Wärmeübergangswiderstandes nur eine sehr dünne Auflage auf ihrem wärmeleitenden Untergrund aufweist.The
Fig. 24 zeigt eine Platine 21 mit mehreren darauf zeilenförmig angeordneten Lichtquellen 07, wobei die Platine 21 ihrerseits auf einem Träger 27 aus einem wärmeleitfähigen Werkstoff angeordnet ist, wobei der Träger 27 vorzugsweise in seinem Inneren vorzugsweise unterhalb der zeilenförmigen Anordnung der Lichtquellen 07, d. h. in möglichst guter Wärmekopplung zu den Lichtquellen 07, mindestens einen Kanal 28 aufweist, wobei ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmedium, z. B. Wasser oder Luft, den Kanal 28 durchströmt. Vorzugsweise stirnseitig am Träger 27 sind zur Zuführung und Abführung des Kühlmediums eine mit einem Vorlauf verbundene Öffnung 29 und eine mit einem Rücklauf verbundene Öffnung 31 vorgesehen, wobei das Kühlmedium den Träger 27 z. B. geradlinig durchströmt (Fig. 4). Fig. 25 zeigt einen Träger 27, den das Kühlmedium in zwei einander entgegengesetzten Richtungen durchströmt, wodurch im Träger 27 ein entlang der zeilenförmigen Anordnung der Lichtquellen 07 ausgeglichenes Temperaturprofil erreicht wird. Dazu kann der Kanal 28 an einem Ende des Trägers 27 um 180° umgelenkt sein.Fig. 24 shows a
Eine nicht dargestellte Regeleinrichtung kann die Temperatur des Kühlmediums am Vorlauf und die durch den Kanal 28 strömende Durchflussmenge konstant halten. Alternativ kann die Regeleinrichtung auch eine Differenz zwischen der Temperatur des Kühlmediums am Vorlauf und der Temperatur des Kühlmediums am Rücklauf konstant halten. Dabei ist weniger die absolute Temperatur des Kühlmediums von Bedeutung, sondern vielmehr, dass eine für die Lichtquellen 07 maximal zulässige Temperatur, die sich aus den Wärmeübergangswiderständen der beteiligten Werkstoffe ergibt, nicht überschritten wird, was von der Regeleinrichtung durch eine Überwachung der Temperatur des Kühlmediums und einen darauf reagierenden Regelungseingriff verhindert wird. Wenn ein in seiner Temperatur oder Durchflussmenge regelbares Kühlmedium zur Kühlung der Lichtquellen 07 nicht ausreicht, kann die Kühlung der Lichtquellen 07 durch ein externes, nicht mit der Platine 21 verbundenes Kühlgerät (nicht dargestellt) unterstützt werden.A control device, not shown, can keep the temperature of the cooling medium at the flow and the flow rate flowing through the
Es ist vorteilhaft, als Kühlmedium ein in der Druckmaschine bereits vorhandenes Kühlmedium zu verwenden, z. B. das Kühlmedium, das mindestens eine in einem Kühlwalzenständer angeordnete Kühlwalze und/oder mindestens eine in einem Farbwerk angeordnete Farbtemperierwalze und/oder mindestens eine in einem Feuchtwerk angeordnete Feuchtwerkswalze durchströmt. Beispielsweise ist ein vorzugsweise mehrere Kühlwalzen aufweisender Kühlwalzenständer bei einer im Akzidenzdruck arbeitenden Rollendruckmaschine in Bahnlaufrichtung hinter einem der Druckeinheit nachgeordneten Trockner, insbesondere einem Heißluft- oder Infrarottrockner, angeordnet, wobei die bei ihrem Durchlauf durch den Trockner z. B. auf 130°C erwärmte Materialbahn durch ihren Kontakt mit der Mantelfläche der Kühlwalzen vorzugsweise auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Die Materialbahn umschlingt jede der Kühlwalzen jeweils mit einem möglichst großen Umschlingungswinkel. Eine in einem Farbwerk angeordnete Farbtemperierwalze dient u. a. dem Zweck, rheologische Eigenschaften der dieses Farbwerk durchlaufenden Druckfarbe hinsichtlich ihrer guten Verdruckbarkeit zu beeinflussen, da rheologische Eigenschaften der Druckfarbe temperaturabhängig sind und mithin durch eine z. B. als Farbtemperierwalze ausgebildete Temperiereinrichtung steuerbar oder regelbar sind. Eine Beeinflussung der rheologischen Eigenschaften der Druckfarbe hat ihrerseits Auswirkungen auf die Qualität des in der Druckmaschine herzustellenden Druckerzeugnisses. Sowohl für eine Kühlwalze als auch für eine Farbtemperierwalze oder Feuchtwerkswalze kommt vorzugsweise ein flüssiges Kühlmedium, z. B. Wasser oder Öl zum Einsatz, jeweils gegebenenfalls mit Additiven wie z. B. Alkoholbeimischungen. In jedem Fall sollte das Kühlmedium eine gute Wärmekapazität aufweisen. Es ist vorteilhaft, einen zur Kühlung einer Kühlwalze und/oder einer Farbtemperierwalze und/oder einer Feuchtwerkswalze und/oder eines Druckwerkzylinders, z. B. Formzylinders vorhandenen Kreislauf des dafür verwendeten Kühlmediums zu erweitern und gleichzeitig auch zur Kühlung der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 zu verwenden. Auch ist es vorteilhaft, wenn die an der Beleuchtungseinrichtung 06 ausgebildete Öffnung 29 zur Zuführung des Kühlmediums und die an der Beleuchtungseinrichtung 06 ausgebildete Öffnung 31 zur Abführung des Kühlmediums jeweils an derselben Stirnseite der Beleuchtungseinrichtung 06 vorgesehen sind, weil dadurch die für den Transport des Kühlmittels erforderliche Leitungsverlegung, insbesondere innerhalb der Druckmaschine, vereinfacht wird. Das Kühlmedium durchströmt die Beleuchtungseinrichtung 06 vorzugsweise vollständig, zumindest aber innerhalb der Module M61 bis M65 mit mindestens einer aktivierten Lichtquelle 07. Mit der Durchströmung der Beleuchtungseinrichtung 06 mit einem flüssigen Kühlmedium lässt sich für die in der Beleuchtungseinrichtung 06 angeordneten Lichtquellen 07 eine Temperaturstabilität von z. B. ± 1 °C erreichen, insbesondere wenn das Kühlmedium von einer entsprechenden Regeleinrichtung überwacht wird.It is advantageous to use a cooling medium already present in the printing machine as cooling medium, for. B. the cooling medium which flows through at least one arranged in a cooling roller stand cooling roller and / or at least one arranged in an inking Farbtemperierwalze and / or at least one arranged in a dampening dampening roller. For example, a chill roll stand preferably having a plurality of chill rolls is one in commercial printing working web press in the web running direction behind a printing unit downstream dryer, in particular a hot air or infrared dryer, arranged, wherein the z. B. heated to 130 ° C web is preferably cooled by its contact with the lateral surface of the cooling rollers to room temperature. The material web wraps around each of the cooling rollers each with the largest possible wrap angle. One arranged in an inking Farbtemperierwalze serves, inter alia, the purpose of rheological properties of this inking unit continuous ink to influence their good printability, since rheological properties of the ink are temperature-dependent and thus by a z. B. designed as a color tempering temperature control device are controlled or regulated. Influence on the rheological properties of the ink in turn affects the quality of the printed product to be produced in the printing press. Both for a cooling roller and for a color tempering roller or dampening roller preferably comes a liquid cooling medium, for. As water or oil used, each optionally with additives such. B. alcohol admixtures. In any case, the cooling medium should have a good heat capacity. It is advantageous for cooling a cooling roller and / or a color tempering roller and / or a dampening roller and / or a printing cylinder, for. B. forme cylinder existing circuit of the cooling medium used for this purpose and at the same time to use for cooling the
Eine Ergänzung der Kühlung mit einem strömenden Kühlmedium oder eine Alternative zur Verwendung eines strömenden Kühlmediums zeigt die Fig. 26. Die mit den Lichtquellen 07 bestückte Platine 21 ist auf einem Träger 27 aus einem wärmeleitfähigen Werkstoff angeordnet, wobei der Träger 27 seinerseits auf mindestens einem Peltierelement 33, vorzugsweise aber mehreren Peltierelementen 33, angeordnet ist, wobei die Peltierelemente 33 vorzugsweise jeweils mit einem vom Träger 27 thermisch getrennten Kühlkörper 34 verbunden sind. Eine notwendige Temperaturmessung zur Regelung des mindestens einen Peltierelements 33 durch eine nicht dargestellte elektronische Regeleinrichtung wird vorzugsweise direkt an dem Träger 27 durch einen an diesem angebrachten Temperatursensor 36 vorgenommen. Bei schwankender Umgebungstemperatur schwankt dann nur die Temperatur des Kühlkörpers 34, nicht aber die Temperatur der auf der Platine 21 angeordneten Lichtquellen 07. Die elektronische Regeleinrichtung kann in der mit der Beleuchtungseinrichtung 06 verbundenen Steuereinrichtung 23 integriert sein.FIG. 26 shows a supplement to the cooling with a flowing cooling medium or an alternative to the use of a flowing cooling medium. The printed
Da die Bewegung des bewegten Materials 03 in einer Druckmaschine oder einer ein Druckerzeugnis weiter verarbeitenden Maschine mit einer Geschwindigkeit von mehreren Metern pro Sekunde erfolgt, z. B. 3 m/s oder mehr, wobei z. B. in einer Bogendruckmaschine 18.000 oder auch mehr Bogen 03 pro Stunde bedruckt und durch die Druckmaschine transportiert werden, ist das optische Inspektionssystem derart auszulegen, dass von dem bewegten Material 03 eine brauchbare Bildaufnahme möglich ist. Dabei ist zu beachten, dass sich bei einer als eine Zeilenkamera 08 ausgebildeten Erfassungseinrichtung 08 die erfasste Menge des von der Oberfläche 02 des bewegten Materials 03 remittierten Lichtes in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des bewegten Materials 03 ändert. Dadurch ändert sich auch die Helligkeit der Bildaufnahme. Bei größeren Geschwindigkeitsänderungen, wie sie in den genannten Maschinen üblicherweise auftreten, kann die Bildaufnahme unbrauchbar werden.Since the movement of the moving
Statt die Bildaufnahme der Zeilenkamera 08 mit einem Encoder mit der Geschwindigkeit des bewegten Materials 03 zu synchronisieren, wird vorgeschlagen, eine Einschaltdauer t3 einer einzelnen Lichtquelle 07 oder einer Gruppe von Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06, die von einer von der Steuereinrichtung 23 gesteuerten Stromquelle 22, insbesondere einer Konstantstromquelle 22, angesteuert werden, mit einer Triggerung, d. h. einer Belichtungsdauer t1 der Zeilenkamera 08 zu synchronisieren, sodass die Oberfläche 02 des bewegten Materials 03 unabhängig von der Geschwindigkeit des bewegten Materials 03 immer mit der gleichen Lichtmenge beleuchtet wird. Dadurch ergibt sich eine konstante Helligkeit für das von der Zeilenkamera 08 aufgenommene Bild über einen weiten Bereich der Geschwindigkeit des bewegten Materials 03.Instead of synchronizing the image recording of the
Vorzugsweise sind - wie bereits beschrieben - in der Beleuchtungseinrichtung 06 mehrere Gruppen von Lichtquellen 07 vorgesehen, denen jeweils mindestens eine Stromquelle 22, insbesondere eine Konstantstromquelle 22, zugeordnet ist. Die Einschaltzeiten t3 der Lichtquellen 07 werden von der mit der Beleuchtungseinrichtung 06 verbundenen Steuereinrichtung 23 z. B. gruppenweise oder auch einzeln unabhängig voneinander von den jeweiligen Stromquellen 22 angesteuert, sodass sich über die Länge der vorzugsweise zeilenförmig angeordneten Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 ein Lichtmengenprofil einstellen lässt. Die Einstellung eines Lichtmengenprofils vorzugsweise längs zur Länge L01 des Beleuchtungsstreifens 01 hat den Vorteil, dass Transmissionsverluste durch eine nicht dargestellte Optik der Zeilenkamera 08 ausgeglichen werden können.Preferably, as already described, a plurality of groups of
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass ein z. B. mit der Steuereinrichtung 23 verbundener Lichtsensor die abgestrahlte Lichtmenge der Lichtquellen 07 der Beleuchtungseinrichtung 06 misst, um anhand des Messsignals des Lichtsensors die Einschaltdauer t3 der von den Stromquellen 22 mit der Steuereinrichtung 23 gesteuerten Lichtquellen 07 z. B. an ein Degradationsverhalten der Lichtquellen 07 anzupassen und mit der Ansteuerung der Lichtquellen 07 z. B. eine mit ihrer Alterung nachlassende Abstrahlung in ihrer Lichtmenge zu kompensieren. Auch kann die Steuereinrichtung 23 die Einschaltdauer t3 der Lichtquellen 07 an unterschiedliche optische Eigenschaften des zu beleuchtenden Materials 03 automatisch anpassen.In addition, it can be provided that a z. B. connected to the
Fig. 27 zeigt das Zeitverhalten der Zeilenkamera 08 und das der Lichtquellen 07. Die Zeilenkamera 08 wird gemäß dem oberen, ersten Zeitverlauf zu einem bestimmten Zeitpunkt eingeschaltet, sodass zu diesem Zeitpunkt die Belichtungsdauer t1 der Zeilenkamera 08 beginnt. Nach Ablauf der Belichtungsdauer t1 folgt unmittelbar eine von der Geschwindigkeit des bewegten Materials 03 abhängige Auszeit t2 zwischen zwei aufeinander folgenden, benachbarten Bildzeilen der Zeilenkamera 08. Zumindest eine in Abhängigkeit von der Steuerung der Zeilenkamera 08 getriggerte Lichtquelle 07 wird gemäß dem mittleren, zweiten Zeitverlauf in der Fig. 27 von der von der Steuereinrichtung 23 gesteuerten Stromquelle 22 gleichzeitig mit der Belichtungsdauer t1 der Zeilenkamera 08 angesteuert, wobei nach einer Verzögerungszeit t4 für die Einschaltung der Lichtquelle 07, d. h. eine physikalisch bedingte Zeit bis zum Beginn ihrer Lichtemission, diese Lichtquelle 07 dann für die Einschaltdauer t3 eingeschaltet bleibt, wobei eine Summe bestehend aus der Verzögerungszeit t4 und der Einschaltdauer t3 vorzugsweise geringer bemessen ist als die Belichtungsdauer t1 der Zeilenkamera 08. Das Zeitverhalten für die Zeilenkamera 08 und die Lichtquellen 07 wiederholt sich periodisch in der zuvor beschriebenen festen Korrelation. Nur als Vergleich zu der in ihrer Einschaltdauer t3 getriggerten Lichtquelle 07 ist in dem unteren, dritten Zeitverlauf der Fig. 27 das Zeitverhalten der Einschaltdauer t5 für eine Konstantlichtquelle dargestellt.Fig. 27 shows the timing of the
In einer weiteren Ausführung kann das für die Druckbildkontrolle geeignete Inspektionssystem gemäß seiner schematischen Darstellung in der Fig. 28 eine oder mehrere miteinander gekoppelte Farbzeilenkameras 201 oder eine Farbflächenkamera 201 aufweisen, die ein von einer Beleuchtungseinrichtung 202 beleuchtetes Druckbild 203 aufnimmt, wobei das Druckbild 203 mit der Druckmaschine auf einem z. B. aus Papier bestehendem Bedruckstoff erzeugt worden ist. Von der Farbzeilenkamera 201 oder der Farbflächenkamera 201 aus der Aufnahme des Druckbildes ermittelte Amplitudenwerte Axy2 der einzelnen Farbkanäle werden in einem Bildverarbeitungssystem 204 verrechnet. Die Ausgabe des Ergebnisses erfolgt z. B. auf einem mit dem Bildverarbeitungssystem 204 verbundenen Monitor 206. Eingaben, z. B. dem Bildverarbeitungssystem 204 für seine Berechnungen notwendigerweise mitzuteilende Parameter, werden über eine an das Bildverarbeitungssystem 204 angeschlossene Tastatur 207 eingegeben.In a further embodiment, the inspection system suitable for the print image control according to its schematic representation in FIG a plurality of
In einer Lernphase während einer als gut klassifizierten Produktion werden die Amplitudenwerte Axy2 der Farbzeilenkamera 201 oder der Farbflächenkamera 201 von dem Bildverarbeitungssystem 204 zu einem Referenzbild verrechnet. Fig. 29 zeigt eine zweidimensionale Darstellung eines aus der Aufnahme des Druckbildes resultierenden, beispielsweise quadratischen Pixelfeldes, wobei das Pixelfeld in seiner Grundfläche z. B. aus 8x8 Pixeln besteht und die Amplitudenwerte Axy2 des Pixelfeldes auf dessen Hochachse aufgetragen sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die folgenden, aus dem Pixelfeld entnommenen oder abgeleiteten Daten nur für einen eindimensionalen Bereich von einer einzigen Zeile mit z. B. acht Pixeln i2 mit i2 = 0 bis 7 dargestellt. Fig. 30 zeigt ein vorzugsweise aus mehreren Aufnahmen generiertes Referenzbild mit den jeweiligen Maximalwerten Aimax2 und Minimalwerten Aimin2 für jedes Pixel i2. Anschließend werden die Amplitudenwerte Aip2 des aktuell aufgenommenen Druckbildes mit diesem aus dem Verlauf der jeweiligen Maximalwerte Aimax2 und Minimalwerte Aimin2 bestehenden Referenzbild verglichen und die Abweichungen ermittelt, wie es die Fig. 31 aufzeigt.In a learning phase during a production classified as good, the amplitude values Axy2 of the
In dem Vergleich der Amplitudenwerte Aip2 des aktuell aufgenommenen Druckbildes mit seinem Referenzbild wird für jede Abweichung der Kontrast AK2 zum Referenzbild bewertet. Die Bewertung erfolgt über zwei getrennt einzustellende Entscheidungsschwellen W2 und F2, wobei eine Entscheidungsschwelle eine Warnungsschwelle W2 und die andere Entscheidungsschwelle eine Fehlerschwelle F2 bilden (Fig. 32). Sobald der Kontrast AK2 zum Referenzbild für ein oder mehrere Pixel i2 oberhalb der Warnschwelle W2, aber noch unterhalb der Fehlerschwelle F2 liegt, wird für diesen Bildbereich eine Warnung ausgegeben. Sobald für ein Pixel i2 der Kontrast AK2 zum Referenzbild oberhalb der Fehlerschwelle F2 liegt, wird dieser Bildbereich als Fehler bewertet. Die Unterscheidung zwischen einem Fehler und einer Warnung erfolgt also über den Kontrast AK2 der Abweichung im Bezug zur gelernten Referenz.In the comparison of the amplitude values Aip2 of the currently recorded print image with its reference image, the contrast AK2 becomes the reference image for each deviation rated. The evaluation is made via two decision thresholds W2 and F2 to be set separately, one decision threshold forming a warning threshold W2 and the other decision threshold forming an error threshold F2 (FIG. 32). As soon as the contrast AK2 to the reference image for one or more pixels i2 is above the warning threshold W2 but still below the error threshold F2, a warning is output for this image area. As soon as the contrast AK2 to the reference image is above the error threshold F2 for a pixel i2, this image region is evaluated as an error. The distinction between an error and a warning thus takes place via the contrast AK2 of the deviation in relation to the learned reference.
Zusätzlich kann eine weitere Auswertung über die Anzahl der Warnungen oder Fehler von Pixeln i2 in einer lokalen Nachbarschaft erfolgen. Weicht z. B. nur ein einzelnes Pixel i2 von dem gelernten Referenzbild ab, so ist dies eine Warnung oder ein Fehler geringer Größe und kann unter Umständen vernachlässigt werden. Aus diesem Grunde wird eine Betrachtung der Größe der Warnung oder des Fehlers nachgeschaltet, wobei in dieser Betrachtung überprüft wird, ob in einem z. B. 8x8 großen Pixelfeld in lokaler Nähe mehrere Pixel i2 aus der Referenz heraustreten und eine flächenmäßig größere Abweichung ergeben. Somit kann nicht nur der Kontrast AK2 als solcher, sondern auch die Fläche, in der im Kontrast AK2 eine Abweichung von dem gelernten Referenzbild besteht, ermittelt und diese Fläche bezüglich seiner Entscheidungsschwellen W2 und F2 eingestellt werden. Über einstellbare Entscheidungsschwellen W2 und F2 kann diejenige Anzahl von Abweichungen im Auswertebereich angegeben werden, ab der entweder eine Warnung oder ein Fehler angezeigt werden.In addition, a further evaluation can be made about the number of warnings or errors of pixels i2 in a local neighborhood. Dodge z. If, for example, only a single pixel i2 deviates from the learned reference image, this is a warning or a small-size error and may be negligible. For this reason, a consideration of the size of the warning or the error is followed, which is checked in this consideration, whether in a z. B. 8x8 large pixel field in local vicinity several pixels i2 emerge from the reference and give a larger area deviation. Thus, not only the contrast AK2 per se but also the area in which the contrast AK2 is a deviation from the learned reference image can be determined and this area can be adjusted with respect to its decision thresholds W2 and F2. Settable decision thresholds W2 and F2 can be used to specify the number of deviations in the evaluation range from which either a warning or an error is displayed.
Damit bei dieser Betrachtung nicht Fehler mit hohem Kontrast AK2, aber geringer Größe übersehen werden, wird zudem die Fläche oberhalb der Fehlerschwelle F2 ermittelt. Wird dabei ein einstellbarer Wert, ein sogenanntes Fehlergewicht FG2, in einem lokalen Bereich von z. B. 8x8 Pixeln überschritten, wird unabhängig von der Fläche der Abweichung im Kontrast AK2 ein Fehler gemeldet.In order not to overlook errors with high contrast AK2, but small size, the area above the error threshold F2 is also determined in this analysis. If this is an adjustable value, a so-called error weight FG2, in a local area of z. B. 8x8 pixels exceeded, regardless of the area of the deviation in the contrast AK2 an error is reported.
Die Anzeige der Abweichungen erfolgt am Monitor 206 z. B. getrennt nach der Art der Abweichung vorzugsweise in unterschiedlichen Farben, wobei die Anzeige auf dem Monitor 206 vorzugsweise positionsgenau über das aktuelle Druckbild überblendet wird. Der Bediener wird dadurch in die Lage versetzt, bei einer laufenden Produktion der Druckmaschine sofort zu erkennen, in welchem Druckwerk die Ursache für eine Abweichung in der Qualität des Druckerzeugnisses auftritt. Die Ursache kann dann bewertet und behoben werden.The display of the deviations takes place on the monitor 206 z. B. separated according to the type of deviation, preferably in different colors, the display is preferably superimposed on the
- 0101
- Gebilde, BeleuchtungsstreifenStructures, lighting strips
- 0202
- Oberflächesurface
- 0303
- Material, Bogen, Materialbahn, Bedruckstoff, Wertpapier, BanknoteMaterial, sheet, material web, substrate, security, banknote
- 0404
- Bewegungsrichtungmovement direction
- 05 ― 0605-06
- Beleuchtungseinrichtunglighting device
- 0707
- Lichtquelle, Leuchtdiode, LaserdiodeLight source, LED, laser diode
- 0808
- Erfassungseinrichtung, Bildaufnahmeeinheit, Kamera, Zeilenkamera, FarbzeilenkameraDetection device, image acquisition unit, camera, line scan camera, color line camera
- 0909
- Detektor, CCD-Array, PhotodiodeDetector, CCD array, photodiode
- 10 ― 1110 - 11
- Spiegel, ersterMirror, first
- 1212
- Wirkflächeeffective area
- 1313
- Zentralstrahlcentral beam
- 1414
- zentraler Bereichcentral area
- 15 ― 1615 - 16
- Spiegel, zweiterMirror, second
- 1717
- Wirkflächeeffective area
- 1818
- Linselens
- 1919
- Teilbereichsubregion
- 20 ― 2120-21
- Platinecircuit board
- 2222
- Stromquelle, KonstantstromquellePower source, constant current source
- 2323
- Steuereinrichtungcontrol device
- 2424
- BildverarbeitungseinrichtungImage processing means
- 25 ― 2625 - 26
- Trennfugeparting line
- 2727
- Trägercarrier
- 2828
- Kanalchannel
- 2929
- Öffnungopening
- 30 ― 3130 - 31
- Öffnungopening
- 3232
- Montageseitemounting side
- 3333
- PeltierelementPeltier element
- 3434
- Kühlkörperheatsink
- 35 ― 3635 - 36
- Temperatursensortemperature sensor
- 3737
- Lichtsensorlight sensor
- 3838
- Schutz, FußtrittProtection, kick
- 3939
- Druckwerkszylinder, GegendruckzylinderPrinting cylinder, impression cylinder
- 201201
- Farbzeilenkamera, FarbflächenkameraColor line camera, color area camera
- 202202
- Beleuchtungseinrichtunglighting device
- 203203
- Druckbildprint image
- 204204
- BildverarbeitungssystemImage processing system
- 205 ― 206205-206
- Monitormonitor
- 207207
- Tastaturkeyboard
- A07A07
- Abstanddistance
- A09A09
- Abstanddistance
- A18A18
- Abstanddistance
- B01B01
- Breitewidth
- B03B03
- Breitewidth
- B06B06
- Längelength
- L01L01
- Längelength
- Z18Z18
- Zentrumcenter
- AH1AH1
- Hüllfläche, ersteEnvelope, first
- AH2AH2
- Hüllfläche, zweiteEnvelope, second
- AKAK
- Fläche, KugeloberflächeSurface, spherical surface
- M61M61
- Modulmodule
- M62M62
- Modulmodule
- M63M63
- Modulmodule
- M64M64
- Modulmodule
- M65M65
- Modulmodule
- t1t1
- Belichtungsdauerexposure time
- t2t2
- Auszeittime-out
- t3t3
- Einschaltdauerduty
- t4t4
- VerzögerungszeitDelay Time
- t5t5
- Einschaltdauerduty
- αα
- Erfassungswinkelangle of coverage
- γγ
- Winkelangle
- ωω
- Raumwinkelsolid angle
- Axy2Axy2
- Amplitudenwertamplitude value
- Aimax2Aimax2
- Maximalwertmaximum value
- Aimin2Aimin2
- Minimalwertminimum value
- Aip2AIP2
- Amplitudenwertamplitude value
- AK2AK2
- Kontrastcontrast
- F2F2
- Fehlerschwelleerror threshold
- FG2FG2
- Fehlergewichterror weight
- i2i2
- Pixelpixel
- W2W2
- Warnschwellewarning level
Claims (46)
- A printing press with an in-line inspection system with an illumination device (06) arranged at a distance (A07) from a material to be printed and having at least one light source (07), wherein a control device (23) is provided for the light source (07) of the illumination device (06), wherein a light sensor (37) is connected to the control device (23), wherein the light sensor (37) measures the radiated quantity of light of the at least one light source (07) of the illumination device (06), characterized in that the at least one light source (07) of the illumination device is cooled by a liquid or a gaseous cooling medium, wherein the control device (23) is designed in such a way that it adapts a switch-on duration (t3) of the at least one light source (07) with reference to the measurement signal of the light sensor (37).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the light source (07) of the illumination device (06) is constructed in the form of an arrangement of luminous diodes (07) or laser diodes (07).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the light source (07) of the illumination device (06) is arranged on a support (27) of a heat-conducting material.
- A printing press according to Claim 3, characterized in that the support (27) has at least one duct (28) in its interior in a manner thermally coupled to the light source (07), wherein the cooling medium flows through the at least one duct (28).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the cooling medium is water or air.
- A printing press according to Claim 4, characterized in that the cooling medium flows through the support (27) in two directions opposed to each other.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that a regulating device is provided, wherein the regulating device monitors the temperature of the cooling medium.
- A printing press according to Claim 7, characterized in that the regulating device prevents - by a regulating intervention - a maximum permissible temperature for the light source (07) from being exceeded.
- A printing press according to Claim 3, characterized in that at least one Peltier element (33) is arranged on the support (27) in a manner thermally coupled to the light source (07).
- A printing press according to Claim 9, characterized in that a temperature sensor (36) for measuring the temperature is attached to the support (27).
- A printing press according to Claim 10, characterized in that an electronic regulating device regulates the at least one Peltier element (33) on the basis of the temperature measurement carried out by the temperature sensor (36).
- A printing press according to Claim 9, characterized in that the at least one Peltier element (33) is connected to a heat sink (34).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the in-line inspection system has an image-recording unit (08; 201).
- A printing press according to Claim 13, characterized in that the image-recording unit (08; 201) is arranged at a distance (A09), in the range of between 10 mm and 1,000 mm, from the surface of the material to be printed conveyed through the printing press.
- A printing press according to Claim 14, characterized in that the image-recording unit (08; 201) is arranged at a distance (A09), in the range of between 50 mm and 400 mm, from the surface of the material to be printed conveyed through the printing press.
- A printing press according to Claim 13, characterized in that the image-recording unit (08; 201) is a line camera.
- A printing press according to Claim 16, characterized in that a switch-on duration (t3) of the light source (07) controlled by the control device (23) is synchronized with an illumination duration (t1) of the line camera (08).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the light source (07) of the illumination device (06) is connected to a constant-voltage source (22) controlled by the control device (23).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the distance (A07) of the illumination device (06) from a surface of the material to be printed conveyed through the printing press amounts to between 30 mm and 200 mm.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the distance (A07) of the illumination device (06) from a surface of the material to be printed conveyed through the printing press amounts to between 80 mm and 140 mm.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the illumination device (06) consists of a plurality of modules (M61 to M65) arranged in a row adjacent to one another in the form of a line, wherein each module (M61 to M65) has at least one light source (07).
- A printing press according to Claim 21, characterized in that the at least one light source (07) of at least one module (M61 to M65) is capable of being activated independently of the at least one light source (07) of at least one other module (M61 to M65).
- A printing press according to Claim 21, characterized in that the light sources (07) of the illumination device (06) differ in the light colour of the light radiated by them.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the light source (07) of the illumination device (06) on the surface of the material to be printed conveyed through the printing press produces an illumination strip (01) with a length (L01) directed longitudinally with respect to the conveying direction of the material to be printed and a width (B01) directed longitudinally with respect to the conveying direction of the material to be printed.
- A printing press according to Claim 21, characterized in that the arrangement of the modules (M61 to M65) in a row adjacent to one another in the form of a line is capable of being adapted to the width (B03) of the material to be printed which is to be illuminated.
- A printing press according to Claim 21, characterized in that the arrangement of the modules (M61 to M65) in a row adjacent to one another in the form of a line with the light sources (07) activated is at least as long as the length (L01) of the illumination strip (01).
- A printing press according to Claim 24, characterized in that the illumination strip (01) on the surface of the material to be printed conveyed through the printing press is not situated in a focus of the beam path starting from the light source (07) of the illumination device (06).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the light source (07) of the illumination device (06) illuminates, without a cast shadow, the surface of the material to be printed conveyed through the printing press.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the in-line inspection system controls or regulates an inking unit of the printing press.
- A printing press according to Claim 29, characterized in that a quantity of ink prepared by the inking unit is capable of being set in zones which are directed transversely with respect to the conveying direction of the material to be printed and which are arranged in a row adjacent to one another, in accordance with a pre-setting by the in-line inspection system.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the light source (07) is arranged inside a protection means (38) surrounding at least part of the printing couple of the printing press.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the light source (07) is arranged below a pedal (38) of the printing couple of the printing press.
- A printing press according to Claim 13, characterized in that the image-recording unit (08; 201) is arranged outside a printing couple.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the image-recording unit (08; 201) inspects the material to be printed through a slot in the protection means (38) or through a slot in the pedal (38).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the cooling medium used for cooling the light sources (07) of the illumination device (06) is taken from a circuit of a cooling medium for cooling a cooling roller of a cooling-roller stand associated with the printing press and/or from a circuit of a cooling medium for cooling an ink-tempering roller of an inking unit associated with the printing press and/or from a circuit of a cooling medium for cooling a dampening-unit roller of a dampening unit associated with the printing press.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that a plurality of light sources (07) are arranged adjacent to one another in the illumination device (06).
- A printing press according to Claim 36, characterized in that a central plane of the light emitted by the light sources (07) of the illumination device (06) arranged adjacent to one another and a central plane of the light remitted by the illumination strip (01) to the image-recording unit (08; 201) form an acute angle (γ) with each other.
- A printing press according to Claim 37, characterized in that the angle (γ) is in the range of between 15° and 60°.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the light source (07) of the illumination device (06) forms the illumination strip (01) on a material to be printed conveyed by a printing-couple cylinder (39).
- A printing press according to Claim 39, characterized in that the printing-couple cylinder (39) is constructed in the form of a counter-impression cylinder (39).
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the printing press is constructed in the form of a perfector press.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that one image-recording unit (08; 201) is associated in each case with at least two different producing printing-couple cylinders (39) of the said printing press.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that at least one image-recording unit (08; 201) is arranged upstream of a turner device for a sheet to be printed in the printing press, and a further image-recording unit (08; 201) is arranged downstream of the said turner device.
- A printing press according to Claim 42 or 43, characterized in that at least one image-recording unit (08; 201) is arranged behind the last printing couple of the printing press.
- A printing press according to Claim 42 or 43, characterized in that the same image-evaluating system further processes and evaluates signals of the various image-recording units (08; 201) in a duplex mode.
- A printing press according to Claim 1, characterized in that the in-line inspection system controls or regulates a page register and/or periphery register of the printing press.
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